牛头刨床凸轮设计-牛头刨床齿轮设计

安徽理工大学机械原理课程设计PAGEPAGE30目录一、设计题目………………21、牛头刨床的机构运动简图………………22、工作原理…………………2二、原始数据………………3三、机构的设计与分析…………………41、齿轮机构的设计…………42、凸轮机构的设计…………103、导杆机构的设计…………16四、设计过程中用到的方法和原理…261、设计过程中用到的方法…………………262、设计过程中用到的原理…………………26五、参考文献………………27六、小结……………………28一、设计题目——牛头刨床传动机构1、牛头刨床的机构运动简图2、工作原理牛头刨床是对工件进行平面切削加工的一种通用机床，其传动部分由电动机经带传动和齿轮传动z0—z1、z1、—z2，带动曲柄2作等角速回转。刨床工作时，由导杆机构2、3、4、5、6带动刨刀作往复运动，刨头右行时，刨刀进行切削，称为工作行程；刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，固结在曲柄O2轴上的凸轮7通过四杆机构8、9、10与棘轮11和棘爪12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。二、原始数据设计数据分别见表1、表2、表3.表1齿轮机构设计数据设计内容齿轮机构设计符号n01d01d02z0z1z1m01m1’n2单位r/minmmmmmmmmr/min方案Ⅰ14401003002040103.5860方案Ⅱ144010030016401341064方案Ⅲ14401003001950153.5872表2凸轮机构设计数据设计内容凸轮机构设计符号LO2O4LO4Dφ[α]δ02δ0δ01δ0/r0rr摆杆运动规律单位mmmm°°°°°°mmmm方案Ⅰ15013018452057510708515等加速等减速方案Ⅱ16515015452107010709520余弦加速度方案Ⅲ1601401845215750709018正弦加速度方案Ⅳ15513520452057010759020五次多项式表3导杆机构设计数据设计内容导杆机构尺度综合和运动分析符号Kn2LO2AHLBC单位r/minmm方案Ⅰ1.46601103200.25LO3B方案Ⅱ1.3964902900.3LO3B方案Ⅲ1.42721154100.36LO3B表4机构位置分配表位置号位置组号学生号ABCD11368/10258107/1/47810157/91221/478111368/11257/9111/368/113257/9121/479121368/12247810三、机构的设计与分析1、齿轮机构的设计已知条件设计内容齿轮机构设计符号单位方案Ⅱ144010030016401341064设计内容与步骤（1）计算齿轮的齿数由（1~1）得（2）选择传动类型①：按满足不根切、重迭系数、齿顶圆齿厚、节点位于单齿啮合区4个条件从封闭图中选择变位系数（1~2）故采用正传动。②：按满足不根切、重迭系数、齿顶圆齿厚、节点位于单齿啮合区4个条件从封闭图中选择变位系数（1~3）故采用负传动。（3）验算不根切最小变位系数①：（1~4）不会发生根切（1~5）不会发生根切②：（1~6）不会发生根切（1~7）不会发生根切（4）计算中心距变动系数（y）和齿顶高降低系数（△y）①：由无侧隙啮合方程（1~8）得由表得，，则插值：（1~9）得标准中心距为（1~10）实际中心距为（1~11）中心距变动系数为（1~12）齿顶高降低系数为（1~13）②：由无侧隙啮合方程（1~14）得由表得，，则插值（1~15）得标准中心距为（1~16）实际中心距为（1~17）中心距变动系数为（1~18）齿顶高降低系数为（1~19）（5）计算齿轮的几何尺寸①小齿轮（mm）大齿轮（mm）表3-1②：小齿轮（mm）大齿轮（mm）表3-2（6）检验齿顶圆齿厚和重迭系数①：由渐开线齿廓压力角的定义得：齿顶圆压力角：（1~20）（1~21）小齿轮的齿顶圆齿厚（1~22）大齿轮的齿顶圆齿厚（1~23）重迭系数（1~24）所以，校核满足条件。②：由渐开线齿廓压力角的定义得：齿顶圆压力角（1~25）（1~26）小齿轮的齿顶圆齿厚（1~27）大齿轮的齿顶圆齿厚（1~28）重迭系数（1~29）所以，校核满足条件。（7）按比例绘出单、双齿对啮合区①：选取比例尺图中粗实线部分为双齿对啮合区，其余为单齿对啮合区。图2②：选取比例尺图中粗实线部分为双齿对啮合区，其余为单齿对啮合区。图32、凸轮机构的设计已知条件设计内容凸轮设计符号摆杆运动规律单位mmmmmmmm方案Ⅰ15013018452057510708515等加速等减速设计内容与步骤（1）计算各分点的角位移值推程运动阶段摆杆按等加速运动规律上摆（）（2~1）其中，，取为一个分度值，则（）07.51522.53037.5（）00.361.443.245.769摆杆按等减速运动规律上摆（）（2~2）其中，，取为一个分度值，则（）37.54552.56067.575（）912．2414.7616.5617.6418回程运动阶段摆杆按等加速运动规律下摆（）（2~3）其中，，取为一个分度值，则（）05101520253035（）1817.81617.26516.34715.06113.40811.3889摆杆按等减速运动规律下摆（）（2~4）其中，，取为一个分度值，则（）3540455055606570（）96.6124.5922.9391.6530.7350.1840（2）选取，由作出凸轮的基圆，以凸轮轴心为圆心，以为半径作一圆，摆杆的回转轴心在反转过程中依次所占据的位置即在此圆上，如图所示。（3）用反转法作图绘制凸轮的理论轮廓与实际轮廓，如图所示。（4）由定性分析可知，最大压力角出现在远休止阶段，如图所示。从图中量得，而摆动推杆，所以故压力角满足力学条件，符合设计要求。（5）用解析法计算凸轮理论轮廓和实际轮廓，计算值与图解法的相应点的值进行比较，并计算误差。摆杆的初始位置角（2~5）滚子中心处D点的直角坐标为（2~6）Ⅰ计算理论轮廓推程阶段：①点4：，从图中量得，误差：②点8：，从图中量得，误差：回程阶段：③点17：，从图中量得，误差：④点23：，从图中量得，误差：Ⅱ计算实际轮廓推程阶段：①点4：，，，因为凸轮的工作线为内等距线，所以从图中量得，误差：②点8：，，，因为凸轮的工作线为内等距线，所以从图中量得，误差：回程阶段：③点17：，，，因为凸轮的工作线为内等距线，所以从图中量得，误差：④点23：，，，因为凸轮的工作线为内等距线，所以从图中量得，误差：3、导杆机构的设计已知条件设计内容导杆机构尺度综合和运动分析符号KH单位mm方案Ⅰ1.4660110320（1）确定导杆和机架的长度①由（1）得②由①得由对称性可知：（2）确定滑枕导路的位置根据传力最有利条件可知，在B和B’位置处的传动角应相等，由此可知滑枕导路应位于处。（3）导杆机构的运动分析①画机构运动简图根据前面求得的六杆机构各杆尺寸,选取比例尺，在1号图纸上画出机构位置图，并按所分配的5个曲柄位置画出机构的5个相应位置。其中一个位置用粗实线画出，其它4个位置则用虚线画出。作图时，曲柄位置图的作法（图4）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、3、4……12等，是由位置1起沿曲柄转向即ω2方向将曲柄圆周作12等分的位置。②用图解法求解速度加速度曲柄的角速度为Ⅰ曲柄位于2位置时第一个点：大小：？？方向：取.做速度矢量图.由速度影像法得大小：？√？方向：//DE继续做速度矢量图大小：？？方向：取.做加速度矢量图.由加速度影像法得：大小：?√？方向：√继续做加速度矢量图.Ⅱ曲柄位于5位置时：第二个点：大小：？？方向：取.做速度矢量图.由速度影像法得大小：？√？方向：//DE继续做速度矢量图大小：？？方向：取.做加速度矢量图.由加速度影像法得：大小：?√？方向：√继续做加速度矢量图.Ⅲ曲柄位于位置时：第三个点：大小：？？方向：取.做速度矢量图.由速度影像法得大小：？√？方向：//DE继续做速度矢量图大小：？？方向：取.做加速度矢量图.由加速度影像法得：大小：?√？方向：√继续做加速度矢量图.Ⅳ曲柄位于8位置时：第四个点：大小：？？方向：取.做速度矢量图.由速度影像法得大小：？√？方向：//DE继续做速度矢量图大小：？？方向：取.做加速度矢量图.由加速度影像法得：大小：?√？方向：√继续做加速度矢量图.Ⅴ曲柄位于10位置时：第五个点：大小：？？方向：取.做速度矢量图.由速度影像法得大小：？√？方向：//DE继续做速度矢量图大小：？？方向：取.做加速度矢量图.由加速度影像法得：大小：?√？方向：√继续做加速度矢量图.③作导杆机构运动线图Ⅰ位移线图位置11’234567转角（°）026.97306090120150180位移（mm）01619.463125188248299位置7’88’91011121转角（°）185210213.7240270300330360位移（mm）304319.6320301224.8109.623.20Ⅱ速度线图位置11’234567转角（°）026.97306090120150180速度（mm/s）0388404652.8756765.6656444.8位置7’88’91011121转角（°）185210213.7240270300330360速度（mm/s）328720-588-1252.5-1296-6520Ⅲ加速度线图位置11’234567转角（°）026.97306090120150180加速度（）6104403238202100675-540-1350-3480位置7’88’91011121转角（°）185210213.7240270300330360加速度（）-3800-6060-6560-8600-6300504088906104三、设计过程中用到的方法和原理1、设计过程中用到的方法为了切制齿数而不发生根切的齿轮，可减小及加大。但减小，将使重合度减小，增大将使功率损耗增加，且要采用非标准刀具。故尽量不采用这些方法，而最好的方法是采用变位修正法。所谓变位修正法，就是用改变刀具与轮坯的相对位置，使刀具的齿顶线不超过N1点，来避免根切现象的加工方法。这样加工出来的、、、及仍为标准值，而的齿轮就称为变位齿轮。其刀具的移距称为径向变位量。其中称为径向变位系数或变位系。当时，称为正变位，所加工的齿轮称为正变位齿轮；当时，称为负变位，所加工的齿轮称为负变位齿轮。2、设计过程中用到的原理当根据凸轮机构的工作要求和结构条件选定了其机构的型式、基本尺寸、推杆的运动规律和凸轮的转向之后，就可以进行凸轮轮廓曲线的设计了。凸轮廓线设计的方法：作图法和解析法无论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本原理都是反转法原理。在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而其推杆相对凸轮作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，作出推杆在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理。五、参考文献孙桓陈作模葛文杰（主编）—机械原理（第七版）·高等教育出版社2006·5邹慧君（主编）—机械原理课程设计手册·高等教育出版社1998·6【3】张卫国饶芳(主编)―机械设计基础篇华中·科技大学出版社2006·9【4】张永安(主编编著)徐锦康王超英(编著)―机械原理课程设计指导·高等教育出版社1995·10【5】赵明岩(著)陈秀宁(审)―大学生机械设计竞赛指导·浙江大学出版社2008·8六、小结经过几天不断的努力，身体有些疲惫，但看到劳动后的硕果，心中又有几分喜悦。总而言之，感触良多，收获颇丰。通过认真思考和总结，机械设计存在以下一般性问题：机械设计的过程是一个复杂细致的工作过程，不可能有固定不变的程序，设计过程须视具体情况而定，大致可以分为三个主要阶段：产品规划阶段、方案设计阶段和技术设计阶段。机械设计过程是一个不断完善的过程，各个设计阶段并非简单的按顺序进行，为了改进设计结果，经常需要在各步骤之间反复、交叉进行，指导获得满意的结果为止。获得这份拥有是我们团队共同努力的结果。我们通过默契的配合，精细的分工，精诚的合作，不断的拼搏，共同完成了这一艰巨而又光荣的任务。在这里，特别要感谢一下刘老师。经过她的精心指导，我们多了几分激情，少了几分麻烦，多了几分灵感，少了几分忧虑。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基