机械原理课程设计说明书牛头刨床

机械原理课程设计说明书牛头刨床机械原理课程设计说明书系部名称：机电工程学院专业班级：机自093姓名：学号：批阅教师签字：批阅日期：目录概述…………………3设计项目1.设计题目……………………42.机构简介……………………43.设计数据……………………4设计内容1.导杆机构的设计…………52.凸轮机构的设计…………123.齿轮机构的设计…………17设计体会…………20参考文献…………21附图…………………概述机械原理课程设计的目的在于，通过对机械运动学和动力学的分析与设计的训练，加深学生的理论知识，培养学生独立解决实际问题的能力，使学生具备拟定运动方案、初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力，并提高学生的运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮或对各机构进行运动分析。学生需要根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。设计项目1.设计题目：压床机构2.机构简介：机构简图如下所示：ABC工作台工件7d'd''oonn2Z''D3.设计数据：无设计内容1.导杆机构的设计2.凸轮机构的设计3.齿轮机构的设计设计体会：在本次机械原理课程设计中，通过对压床机构的设计与分析，我深入了解了机械运动学和动力学的相关知识，并提高了自己的运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。参考文献：无附图：无牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如下图所示。电动机通过皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固定在其上的凸轮8。刨床工作时，导杆机构1-2-3-4-5-6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，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量并提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。设计数据如下图所示，未知数据可由已知数据计算求得。第一节导杆机构的运动分析：导杆机构设计要求已知曲柄每分钟的转数n2，各构件尺寸，且刨头导路xx位于导杆端头B所作圆弧的平分线上。要求作机构的运动简图，并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，画在2号图纸上。计算过程：已知数据n2=64r/min，得到ω2=2π×64/60(rad/s)=6.7rad/s。1、求C点的速度：⑴确定构件3上A点的速度：构件2与构件3用转动副A相连，所以υA3=υA2。ω2，lO2A已知，求得υA2=0.9×6.7=0.6m/s。⑵求VA4的速度：选取速度比例尺：μv=0.023(m/s)/mm；方向：⊥BO4⊥AO2∥BO4；大小：待求。继续计算得到VA4=0.6+0.023×BC=0.6+0.023×(643.5-91.57)=14.7m/s。其他数据的计算略。构件4的角加速度β为3.29rad/s2，角速度ω4为1.654m/s2，线加速度a4为5.379m/s2。要求求出点C的加速度。点C的法向加速度可通过速度多边形求出，为0.090m/s2。点C的切向加速度和大小未知，可以通过图解法求解。选择一个点π代表aB，连接π和b'，再连接b'和c''，最后连接c''和c'，则矢量πc'代表naCBτac。通过计算得到，aC的大小为0.1102m/s2，再通过速度比例尺求得aC的大小为0.090m/s2。此时C点的位置为210mm。凸轮机构的设计要求是确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，并将凸轮实际轮廓画在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，已知各数据如表。根据给定的参数和运动规律，可以得到以下运动方程表格：推程≤φ≤Φo/2回程Φo+Φs≤φ≤Φo+Φs+Φ'o/2ψ=24*Φ*Φ/(25*π)ω=96φ/25β=192π/25推程Φo/2≤φ≤Φo回程Φo+Φs+Φ’o/2≤φ≤Φo+Φs+Φ’oψ=π/12-24(φ-17π/36)²/25πω=-96(φ-17π/36)²/25β=-192π/25回程Φo+Φs+Φ’o/2≤φ≤Φo+Φs+Φ’oψ=π/12-24(5π/12-φ)²/25ω=96(5π/12-φ)²/12β=-192π/25ψ=24(8π/9-φ)²/25πω=-96(8π/9-φ)²/25β=192π/25根据上述运动方程，可以绘制角位移、角速度和角加速度的曲线。首先是角位移曲线，其绘制步骤如下：1.取凸轮转角比例尺μ=1.25°/mm和螺杆摆角的比例尺μψ=0.5°/mm，在轴上截取线段代表。2.过三个点做横轴的垂线，并在该垂线上截取33＇代表（先做前半部分抛物线）。在1、2两点分别过这两点做ψ轴的平行线。3.将左方矩形边等分成相同的份数，得到点1＇和2＇。4.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点且平行于Ψ轴的直线，交与1＂、2＂和3＂。5.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。其次是角速度曲线，其绘制步骤如下：1.选取凸轮转角比例尺μφ=1.25°/mm和角速度比例尺μω=0.0837(rad/s)/mm，在轴上截取线段代表。2.由角速度方程可得φ=Φo/2，ω=ωmax，求得v换算到图示长度。3点处φ=Φ/2，故ωmax位于过3点且平行于ω轴的直线。由于运动为等加速、等减速，故连接03＇即为此段的角速度图，下一段为等减速连接3＇6即为这段角速度曲线。3.其他段与上述画法相同，只是与原运动相反。最后是角加速度曲线，其绘制步骤与角速度曲线相同，只需将凸轮转角比例尺改为μφ=1.25°/mm和角加速度比例尺改为μβ=0.8038(rad/s)/mm即可。2，O92D2=O92D’3……以此类推，连接D’1，D’2，D’3……D’9得到凸轮的理论轮廓线，即为滚子轴心实际轮廓。角加速度β可以通过角加速度方程求得。由于运动为等加速或等减速，各段加速度值相同，只是方向相反。在13段为加速段，β为正值，可以在β轴上取β做平行于13的直线段来计算1、3段的加速度，其余各段与3段的计算方法相似。摆动从动件盘形凸轮轮廓的设计原理是基于反转法原理。通过在整个机构加上公共角速度（－ω）（ω为原凸轮旋转角速度）后，将凸轮固定不动，而从动件连同机架将以（－ω）绕凸轮轴心逆时针方向反转。在此过程中，从动件将按给定的运动规律绕其轴心相对机架摆动，从而得到从动件的尖顶在复合运动中的轨迹，即为要设计的凸轮轮廓。摆动从动件盘形凸轮轮廓的设计分为两个步骤。首先，绘制凸轮的理论轮廓线，即滚子轴心实际轮廓。其次，根据反转法原理，选择适当的运动角度和长度比例尺，确定从动件的起始位置和各个位置，最终得到凸轮的实际轮廓。具体来说，可以将ψ－φ曲线图分成4等份，按式求个等分点对应的角位移值，选取适当的长度比例尺，定出O2和O9的位置，以O2为圆心，以r/μl为半径作圆，再以以O2为圆心，以rb/μl为半径作基圆。以O9为圆心，以lOo9D/μl为半径，作圆弧交基圆与DO（D’O），则O9DO便是从动件的起始位置。接着，以O2为圆心，以lOo9O2/μl为半径作圆，沿（-ω）自O2O9开始依次取推程运动角Φ=75°，远休止角Φs=10°，回程运动角Φo’=75和远休止角Φs’=200°，并将推程和回程运动角各分成4等份，得到从动体轴心的各个位置。最后，以O91,O92,O93……O99为圆心，以lO9D/μe为半径画圆弧，它们与基圆相交于D’1，D’2，D’3……D’9，并作∠D’1O91D1，∠D’2O9rD２……分别等于摆杆角位移ψ1，ψ2，ψ3……。连接D’1，D’2，D’3……D’9得到凸轮的理论轮廓线，即为滚子轴心实际轮廓。⑤取AB中点D，将0D作为轮齿的对称线，用纸描绘右半齿形，然后以此为模板画出对称的左半部分齿廓以及其他相邻的三个齿廓。同样的方法适用于