机械原理课程设计-牛头刨床2点和八点说明书

1、学 学 日 2012年01月12日1目录：一.机构简介3导杆机构的运动分析3计算数据4二.设计（计算）说明书41.导杆机构的设计（1）画机构的运动简图5（2）对位置点进行速度分析和加速度分析7（3）对位置2点进行速度分析和加速度分析8（4）对位置8点进行动态静力分析9（5）对位置2点进行动态静力分析142.凸轮机构的设计193.齿轮机构的设计24三.参考文献272一 . 机 构 简 介牛 头 刨 床 是 一 种 用 于 平 面 切 削 加 工 的 机 床 。 电 动 机 经 皮 带 和 齿 轮 传 动 ，带 动 曲 柄 2 和 固 结 在 其 上 的 凸 轮 8。刨床 工 作 时 ,由导 杆

2、机 构 2-3-4-5-6带 动 刨 头 6 和 刨 刀 7 作 往 复 运 动 。刨 头 右 行 时 ，刨 刀 进 行 切 削 ，称 工 作行 程 时 要 求 速 度 较 低 并 且 均 匀 减 少 电 动 机 容 量 和 提 高 切 削 质 量 ；刨 头 左 行 时 ，刨 刀 不 切 削 ，称 空 回 行 程 ，此 时 要 求 速 度 较 高 ，以 提 高 生产 率 。为 此 刨 床 采 用 有 急 回 作 用 的 导 杆 机 构 。刨 刀 每 次 削 完 一 次 ，利 用空 回 行 程 的 时 间 轮 8 通 过 四 杆 机 构 1-9-10-11与 棘 轮 带 动 螺 旋 机 构 ，使

3、 工 作 台 连 同 工 件 作 一 次 进 给 运 动 ，以便 刨 刀 继 续 切 削 。刨头 在 工 作 行程 中 ，受 到 很 大 的 切 削 阻 力 ，而 空 回 行 程 中 则 没 有 切 削 阻 力 。因 此 刨 头在 整 个 运 动 循 环 中 ， 受 力 变 化 是 很 大 的 ， 这 就 影 响 了 主 轴 的 匀 速 运 转 ，故 需 安 装 飞 轮 来 减 少 主 轴 的 速 度 波 动 提 高 切 削 质 量 和 减 少 电 动 机 容量 。图 1-11导 杆 机 构 的 运 动 分 析3已 知位 于 导 杆 端 点 B 所 作 圆 弧 高 的 平 分 线 上 。要 求

4、 作 机 构 的 运 动 简 图 作 机 构 两 个 位 置 的 速 度 速 度 多 边 形 以曲 柄 每 分 钟 转 数 n ， 各 构 件 尺 寸 及 重 心 位 置 ， 且 刨 头 导 路 x-x2及 刨 头 的 运 动 线 图 上 内 容 与 后 面 动 态 静 力 分 析 一 起 画 在 1 号 图 纸 上 。 1 设 计 数 据678导 杆 机 构 的 运 动 分 析导杆机构的动态静力分析r/minkgm2240 50 200 700 7000 80200 50 220 800 9000 80180 40 220 620 8000 100LLLLLL方04B04B04B04B04B

5、04B6472案430 110 810曲 柄 位 置 的 确 定4曲 柄 位 置 图 的 作 法 为 ： 取 1 和 8为 工 作 行 程 起 点 和 终 点 所 对 应 的 曲 柄位 置 ， 1和 7为 切 削 起 点 和 终 点 所 对 应 的 曲 柄 位 置 ， 其 余 2、312等 ， 是 由 位 置 1 起 ， 顺 方 向 将 曲 柄 圆 作 12 等 分 的 位 置 （ 如 下 图 2图 1-25选择表中方案1取 第 2位置 和 第 8位置 （ 如 下 图 1-3）。图 1-36速度分析以速度比例尺=s)/mm和加速度比例尺a=s2)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形

6、和加速度多边形如下图1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2）v=v=l 2 O2A表格 1-1位置未知量 方程V4VC5a = +a =a + aKra nA4A4A4A3A4A3A44O4A4A4 A3Vac572杆速度图：如图1-4v=L pa=v/l v4A4v=l=BB4v=L=pcCv图1-41-54上A2 2 2a=a=wl xl =s202AoA2an2l =A44 oA48KA4A3=2wv =4图 1-5ua = L =s2pcca8杆速 度 图 ： 如 图 1-69V = v + va4a3a4a3O4a O2aaaCl =93. l =383. M=F cos18 l

7、 +M+ F cos4 l +Gsin13。All4l +F l =0llF = N代入数据， 得方向垂直OB向右4 =F +F + + G +F + F n4与y轴OB OB4 方向: BC OB4大小：4P。作力的多边形如图1-8所示，选取力比例尺图8F =R34NEA=9025NF =FA=2000NnOB方向：向下RO4N4F =F =FR23因为曲柄2滑块3的重量可忽略不计，有R34R321.3对曲柄分析，共受 2个力，分别为R ,R 和一个力偶M，由于3212滑块3为二力杆，所以R = R ，方向相反，因为曲柄2只受3234两个力和一个力偶，所以F 与 F 等大反力，由此可以求得:

8、R12R32h 2则，对曲柄列平行方程有， 2即O242M=m即第二节 凸轮机构的设计 凸轮机构的设计要求概述：已知摆杆 9 作等加速等减速运动，要求确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，将凸轮实际轮廓 凸轮机构的设计要求概述画在 2 号图纸上。该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。各数据如表：7575max单位数据度10度4015. 1252.由以上给定的各参数值及运动规律可得其运动方程如下表：回程o+so+s+o/2=/12-24（-17/36）/252=-96（-17/36）/252推程o /2o 回程o+s+o/2o+s+o=/12-24（5/12-）/25 =24（8/9-）

9、/25=-96（8/9-）/252=-192/25=192/253.依据上述运动方程绘制角位移、角速度、及角加速度的曲线：15 ） ） ）图(1) 代表，过 3 点做横轴的垂线，并在该垂线上截取 33代表(先做前半部分抛物线).做 03 的等分点 1、2 两点，分别过这两点做轴的平行线。、将左方矩形边等分成相同的分数,得到点 1和 2 、将坐标原点分别与点 1,2,3相连,得线段 O1,O2和 03,分别超过 1,2,3 点且平行与 轴的直线交与 1,2和 3.、将点0,1,2,3连成光滑的曲线,即为等加速运动的位移曲线的部分,后半段等减速运动的位移曲线的画法与之相似.(2)角速度曲线: =/

10、mm 和角速度比例尺 =(rad/s)/mm,在轴上截取 线段代表。16）由角速度方程可得=/2, = o,求得v换算到图示长度,3点处=max/2,故 位于过3点且平行与轴的直线.由于运动为等加速、等减速,故连接max003即为此段的角速度图,下一端为等减速连接36即为这段角速度曲线。其他段与上述画法相同,只是与原运动相反。(3)角加速度曲线:选取与上述相同的凸轮转角比例尺 =/mm 和角加速度比例尺=(rad/s)/mm在轴上截取线段代表。由角加速度方程求的角加速度.因运动为等加速,等减速,故各段加速度值也相同,只是方向相反.序号偏角012345151517678913段为加速段为正值,轴

11、上取做平行于13的直线段即为段的加速度，其余各段与3做法相似。0()图(3)作摆动从动件盘形凸轮轮廓设计：设计原理凸轮旋转角速度）后，将凸轮固定不动，而从动件连同机架将以（）绕凸轮摆动，则从动件的尖顶在复合运动中的轨迹就是要设计的凸轮轮廓。设计凸轮轮廓：、绘制凸轮的理论轮廓线既滚子轴心实际轮廓将 4等份， 选取适当的长度比例尺定出O2和O9O2为圆l心，以r/为半径，作圆，再以以O2为圆心，以rOb90ll为圆心，以l O D/为半径，作圆弧交基圆与D（D OD便是从动件的9o9lOOO起始位置，注意，要求从动件顺时针摆动，故图示位置D位于中心线OO 的左2 9O侧。 以O为圆心，以lO O/

12、OO22 9o92l开始依次取推程运动角=75，远休止角=10，回程运动角 =75和o0s远休止角 =200,并将推程和回程运动角各分成 4 等份,得 O91 ,O92,sO93O99各点。它们便是逆时针方向反转时，从动体轴心的各个位置。 分别以O91,O92,O93O99为圆心，以lO9D/e为半径画圆弧，它们与基圆相交于 D ，D ，D D ，并作D O91D1，D O9rD分别等123912于摆杆角位移1，2，3。并使O91D1= O91 D ，O92D2= O92D ，12则得D 重合）各点，这些点就是逆时针方向反转时从动件9摆杆端滚子轴心的轨迹点。 将点D1，D2，D9连成光滑曲线。

13、连成的光滑曲线便是凸轮的理论轮廓，亦即为滚子轴心的轮廓轨迹。B、绘制凸轮的实际轮廓： 在上述求得的理论轮廓线上，分别以该轮廓线上的点为圆心，以滚子半径为半径，作一系列滚子圆。 作该系列圆的内包络线，即为凸轮的实际轮廓，如图。C、校核轮廓的最小曲率半径min：在设计滚子从动件凸轮的工作轮廓时，若滚子半径r 过大，则会导致工作t轮廓变尖或交叉。在理论轮廓线上选择曲率最大的一点E，以E为圆心作任意半径的小圆，再以该圆与轮廓的两个交点F和G于H、I、J、K四点；连HI、JK得交点C，则C点和长度CE可近似地分别作为理论轮廓上的曲率中心和曲率半径min。由图可知，CEr，故该凸轮轮廓的最小曲率半径min

14、符合要求。t第三节 齿轮机构的设计：一 、设计要求：计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整理说明书。1、齿轮机构的运动示意图192、已知各数据如表：符号2单位 r/min数据 1440r/min 度60 20201003006二、计算过程：因为n /n =d /d =480r/minZZ12(80)480451492465分度圆齿距（mm）20中心距300n n得z=80/ z z /z zz z zn /zn22 1o 1211 2三、绘制啮合图齿轮啮合图是将齿轮各部分按一定比例尺画出齿轮啮合关系的一种图形.它可以直观的的表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数 ,并可借助

15、图形做必要的分析。(1)渐开线的绘制: 渐开线齿廓按渐开线的形成原理绘制,如图以齿轮轮廓线为例，其步骤如下:按齿轮几何尺寸计算公式计算出各圆直径: d ，d ，do” ob画出各相应圆,因为要求是标准齿轮啮合,故节圆与分度圆重合.，d，oaof连心线与分度圆(节圆)的叫点为节点P,过节点P作基圆切线,与基圆相N P1切与N,则1即为理论啮合线的一段，也是渐开线发生线的一段N P1 23将线段分成若干等份：、 、NON P根据渐开线特性，圆弧长不易测得，可按下式计算N0弧111N 01所对应弦长：N P N d 1代入数据：1bdb按此弦长在基圆上取0 点。将基圆上的弧长N0 分成同样等份，的基圆上的对应分点1，2，3。1过 1，2，3 点作基圆的切线，并在这些切线上分别截取线段，使其1p 222p 3p、得 ， ， ， ，各点的曲线即为节圆以下部分的渐开线。将基圆上的分点向左延伸，作出 ， ，取51、666 1、，可得节圆以上渐开线各点，直至画到超出齿顶圆 为止。当dd时，基圆以下一段齿廓取为径向线，在径向线与齿根圆之间以rfb.mm为半径画出过渡圆角；当dd时，在渐开线与齿根圆之间画出过渡fb圆角。（）啮合图的绘制：选取比例尺=2mm/mm, 定出齿轮Z 与Z 的中心以O O 心作出基圆，l1分度圆，节圆，齿根圆，齿顶圆画出