机械原理课程设计说明书hm

机械原理课程设计PAGEPAGE15机械原理课程设计机械设计制造及其自动化专业2012届机械原理课程设计计算说明书专业班级：机械12xx班姓名：XXX学号：20120000000指导教师：XXX2015年6月21号前言机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。目录前言 2目录 3机械原理课程设计设计任务书 4一、飞轮设计 11.1求驱动力矩 11.2绘制驱动力矩及等效阻抗力矩图像 11.3求阻力功 11.4绘制阻力功及驱动功线图 21.5求最大动态剩余功 21.6绘制动态剩余功图线QUOTE 31.7计算飞轮的转动惯量 4二、凸轮设计 52.1分析各段推程方程 52.2选取滚子半径 62.3计算角度与推程 72.4验算凸轮压力角 82.5画图分析 9三、变位齿轮机构设计 103.1确定变位系数 103.2计算齿轮传动各部分尺寸 113.3绘制传动啮合图 113.4校核啮合情况 12设计小结 13参考文献 14设计内容设计计算过程设计结果一、飞轮设计1.驱动力矩求解2.力矩图像绘制3.阻力功求解飞轮设计12345678910111207037439327515-14-16-17-14-3227表1.1等效阻抗力矩1.1求驱动力矩Md由式得上式中Md为驱动力矩，Mr为等效阻抗力矩代入已知的等效阻抗力矩可得1.2绘制驱动力矩Md及等效阻抗力矩Mr图像将表1.1中的机构各个位置的等效阻抗力矩Mr，以力矩比例尺和角度比例尺绘制一个运动循环的等效阻抗力矩QUOTE（如图1.1），QUOTE用图解积分法求出在一个运动循环的动态等功QUOTE。1.3求阻力功Ar有公式QUOTE和公式可求出阻力功，由于曲线方程计算较难，采用取近似值，仅计算三角形或梯形的面积以等同于曲线包围的面积。计算公式为设计内容设计计算过程设计结果4.功阻力及驱动力功线图绘制5.最大盈亏功求解于是计算结果如下表1.2：Ar10Ar218.3Ar3134.5Ar4335.3Ar5510.2Ar6586.1Ar7586.4Ar8578.5Ar9569.9Ar10561.0Ar11548.2Ar12546.9Ar13554.0表1.2阻力功Ar1.4绘制阻力功Ar及驱动功Ad线图将表1.2中的数据以的比例尺在2号图纸上描出，再用光滑曲线连接，所得曲线即为阻力功线图QUOTE。绘制动力矩Md所做的驱动功线图。因为Md是一个常数，且一个运动循环中驱动等于阻力功，故将一个循环中的Ar=Ar()线图的始末两点以直线相连，即为Ad=Ad()线图。1.5求最大动态剩余功A’求最大动态剩余功A’，将Ar=Ar()QUOTE与Ad=Ad()两线图相减，即得到一个运动循环中的动态剩余功，该坐标中的纵坐标最高设计内容设计计算过程设计结果6.动态剩余功图线绘制QUOTE点与最低点的距离，即表示最大动态剩余功。计算公式为：计算结果如下表：027.86-42.18-196.82-325.56-355.3-309.44-255.38-200.62-145.56-86.6-39.140表1.3剩余功绘制动态剩余功图线将上表1.3的数据在2号图中描出，再用光滑曲线连接，所得曲线即为一个运动循环中的动态剩余功设计内容设计计算过程设计结果7.转动惯量计算将曲线的最大值减去最小值就是最大剩余功的值。于是1.7计算飞轮的转动惯量QUOTEJF由所得的A’，按下式确定飞轮的转动惯量（参见[2]P43）取n=60~100可得（参见[3]P272）计算得设计内容设计计算过程设计结果二、凸轮设计1.推程方程分析凸轮设计已知：从动件的运动规律为推程余弦运动，回程等加速等减速运动，凸轮与曲柄共轴。符号r0单位304010301503012060运动规律余弦运动等加速等减速凸轮参数：

根据已知求出凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，绘制凸轮实际廓线。以上内容画在2号图纸上。2.1分析各段推程方程由题分析知，共分为4段，其运动方程如下：（参见[3]P85）（1）根据运动规律求出并用几何方法绘制a.推程设计内容设计计算过程设计结果2.滚子半径选取b.回程等加速回程：=等减速回程：=2.2选取滚子半径由式（参见[3]P99）结合滚子的结构和强度考虑取设计内容设计计算过程设计结果3.角度与推程计算计算角度与推程根据2.1中的运动方程，取每QUOTE5°一个推程，得下表：δsδsδs5°0.082125°27.990245°12.60410°0.328130°28.703250°10.41715°0.734135°29.230255°8.43820°1.297140°29.672260°6.66725°2.000145°29.900265°5.10430°2.865150°30.000270°3.75035°3.853155°30.000275°2.60440°4.963160°30.000280°1.66745°6.183165°30.000285°0.93850°7.500170°30.000290°0.41755°8.890175°30.000295°0.10460°10.365180°30.000300°065°11.880185°29.895305°070°13.432190°29.583310°075°15.000195°29.063315°080°16.568200°28.334320°085°18.120205°27.396325°090°19.635210°26.250330°095°21.100215°24.896335°0100°22.500220°23.333340°0105°23.820225°21.563345°0110°25.037230°19.583350°0115°26.150235°17.396355°0120°27.135240°15.000360°0设计内容设计计算过程设计结果4.凸轮压力角验算由表中的数据模拟曲线得图2.1:图2.1角度与推程2.4验算凸轮压力角由式（参见[3]P97）式中“±”的确定与从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置位置有关。（即C点和P点同侧取正），详细参阅[3]。计算并验证压力角得表2.2：δαδα15°-6.42195°-8.4930°0.80210°-8.9645°5.96225°-9.7660°8.25240°-11.0675°8.47255°-12.4090°6.95270°-13.57105°4.17285°-14.32120°0.50300°-14.48135°-3.74315°-14.48150°-8.28330°-14.48165°-8.28345°-14.48180°-8.28360°-14.48表2.2凸轮压力角设计内容设计计算过程设计结果5.画图分析由表得最大压力角QUOTE即设计的凸轮合格2.5画图分析由机械原理课程设计指导书可知：用作图法进行相关设计。由凸轮运动方程绘制出凸轮推程，远休止，回程和近休止的运动线图。作图方法如下：（1）按表2.1做图2.1于2号图上（2）作凸轮廓线图以r0为半径作基圆，过圆心取偏心距作一直线与基圆的交点为从动件初始位置，以该偏心距所在的半径为起始半径，量取一段150°的圆弧，平均分成10份，过半径作切线。在运动线图上相应量出横坐标到相应交点的距离，该距离即为切线上的点距到基圆交点的距离，将所有的点用光滑曲线连接起来，并在该曲线上上的点作为滚子的圆心，以rT为半径做出滚子轮廓（仅做推程和回程阶段的），将所有的滚子轮廓线用光滑的曲线连接起来（远休止和近休止部分用圆规补出），即为凸轮的实际轮廓线。凸轮合格设计内容设计计算过程设计结果三、变位齿轮机构设计1.变位系数确定变位齿轮机构设计方案：符号z1z2mα方案二15571020已知：齿数，模数，压力角如上，齿轮为正常齿制，工作情况为闭式传动。要求：选择变位系数，计算该对齿轮传动的各部分尺寸，在2号图纸上绘制出齿轮传动的啮合图。3.1确定变位系数分析：由已知可得，其属于非限定中心距设计。希望采用标准中心距的直齿圆柱齿轮传动，其满足，采用等移距变位传动，即由式（参见[2]P68）解得

查[1]P13-19可得且（参见[2]P67）所以设计内容设计计算过程设计结果2.齿轮参数计算3.传动啮合图绘制3.2.计算齿轮传动各部分尺寸名称符号公式小齿轮大齿轮啮合角α’α’=α20°20°分度圆直径dd=mz150570节圆直径d’d’=dCOSα/COSα’150570基圆直径dbdb=dCOSα140.95535.62齿根圆直径dfdf=(z1-2ha*-2c*+2x1)m133537齿顶圆直径dada=(z1+2ha*+2x1)m178582中心距aa=(d1’+d2’)/2360分度圆齿槽宽ee=m(π/2-2xtanα)12.7918.45分度圆齿厚se=m(π/2+2xtanα)18.4512.79说明：表中未标单位均为mm，表中公式：（参见[2]P72）（参见[3]P118）表3.1齿轮传动尺寸3.3绘制传动啮合图绘制步骤如下：根据中心距确定两齿轮圆心并做中心线，用点画线连接两圆心；绘制两齿轮的基圆，并作两基圆的公切线分别为QUOTE和QUOTE，与点画线交于P，QUOTE即为啮合线，P为啮合点；设计内容设计计算过程设计结果4.啮合情况校核做出分度圆、齿根圆、齿顶圆，齿顶圆与啮合线交于QUOTE和；标出两齿轮的尺寸，利用定义法作出两齿轮的半齿的渐开线轮廓线（（参见[3]P105））；根据分度圆齿厚及齿槽宽，拟合啮合齿轮齿廓，标出QUOTE及啮合点之间的尺寸。3.4校核啮合情况由式（参见[3]P105）QUOTE解得由式（参见[3]P112）解得：图上测量得：（参见[3]P112）解得：QUOTE即理论啮合度为1.526，图上啮合度为1.530。对于圆柱齿轮一般≥1，故满足啮合要求。满足啮合要求设计内容设计计算过程设计结果设计小结

这次课程设计最大的感触就是搞设计一定得细心，各方面知识都要牢固，另外，要学会查阅资料。自己动手，不懂向老师及同学请教。我总结了一下自己的设计过程：了解分析课题复习课题中运用到的知识找相关的书籍，相关的参数查询确定设计课题