牛头刨床课程设计(M)

目录一、概述§1.1、课程设计的任务—————————————————1§1.2、课程设计的目的—————————————————1§1.3、课程设计的方法—————————————————1二、牛头刨床的设计任务§2.1、设计题目————————————————————1§2.2、设计内容————————————————————2§2.3、设计要求————————————————————2三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析§3.1、设计数据————————————————————3§3.2、机构选型、方案分析及方案的确定—————————3§3.3、机构尺寸的计算与确定——————————————3四、牛头刨床主传动机构的运动分析§4.1、解析法运动分析—————————————————4§4.2、运动曲线图———————————————————6五、心得体会————————————————————————10六、参考文献————————————————————————10一、概述§1.1、课程设计的任务机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知识，特别是机械原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训练，是该课程的一个重要实践环节。其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力，用创新思想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。培养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析，学会按任务进行调研、实验、查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。在此基础上初步掌握计算机程序的编制，并能用计算机解决工程技术问题。学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。§1.2、课程设计的任务按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终确定所选最优设计方案；确定杆件尺寸；绘制机构运动简图；对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度、加速度；构件的角位移、角速度、角加速度。列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线；速度与原动转角曲线；加速度与原动件转角曲线；根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮；根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺寸计算，绘制齿轮啮合图。按间歇运动要求设计间歇运动机等等；要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸；编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书。§1.3、课程设计的方法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，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；解析法精度高，且可对各个位置进行迅速分析计算，但需要有效方便的计算软件。随着计算机呃普及，计算绘图软件增多，图解法除了用人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图解设计分析计算，他的精度也可随之提高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提倡的方法。二、牛头刨床的设计任务§2.1、设计题目牛头刨床事一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时，刨头（刨刀）作直线往复运动，其行程为H，每分钟的往复次数为N；为了提高工件加工质量和刀具寿命，在切削工件时，要求速度较低且平稳，近似匀速运动；为了提高生产率，在空回行程时，由于不切削工件，要求回程速度较快。令刨头在一个工作循环中，受到大风切削阻力Fr较大，而空行程不受力，故在整个工作过程中，受力变化较大，需要安装飞轮来调节主轴的速度波动，以提高整个切削质量和电动机容量。为防止刀具与工作台的干涉，在行程H两端各留有0.05H的空刀行程。§2.2、设计内容根据题目设计要求，对指导书的设计方案提出另一种局部改进方案，通过设计分析，比较不同运动方案的优劣。对方案的主要传动和执行构件进行尺寸综合，确定有关设计尺寸参数，绘制包括从原动件到执行构件间，组成该机器的所有传动机构的传动系统机构简图。完成连杆机构的运动分析。每人在一个工作循环中（0度到360度）至少取12个机构位置，画出各位置机构简图，并进行运动速度分析，最后绘出刨头的位移及速度运动线图。完成飞轮的设计（假设刨头的驱动力恒定，且除刀具的质量外，其它构件质量不计）。根据上面的运动分析，以齿轮—曲柄轴为等效构件，并以上述位置画出机构的等效转动惯量、等效阻力矩及驱动力矩图，并设计飞轮。§2.3、设计要求完成整个机构的运动简图一张完成连杆机构运动分析图纸一张，绘出刨头对曲柄的位移及速度运动线图、等效转动惯量、等效阻力矩及驱动力矩图，设计出飞轮的转动惯量；（若采用计算机进行机构的运动分析，并用计算机作出上述各图，打印出计算机程序和各机构分析图，则该一号图纸可省略）设计计算说明书一份，不少于2000字，包括内容：封面；（2）目录；（3）原始资料和数据；（4）所有设计计算分析过程；（5）参考文献说明书要求字迹工整，绘图准确，装订成册。作图要求准确，比例适当，布局均匀，图纸的边框、标题栏等要求符合国家规范，图面整洁。三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析§3.1、设计数据曲柄转速n=60r/min不均匀系数[δ]=0.08工作行程H=650mm行程速比系数K=1.4刨刀质量M=80kg行程阻力Fr=6kN§3.2、机构选型、方案分析及方案的确定方案1方案1方案2方案3方案分析：方案一、机构具有确定运动，自由度为F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄为机构原动件；通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求工作性能，工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数K的要求；传递性能，机构传动角恒为90°，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；动力性能，传动平稳，冲击震动较小；结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易；经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。方案确定：综上所述，所以选择方案一。§3.3、机构尺寸的计算与确定由已知数据经过计算得由得出=30°AC=576mm假设i总=18=i1*i2*i3*i4i1=3i2=2i3=2i4=1.5根据传动比计算可得齿轮半径和齿数（m=5）r1=300mmr2=100r2’=160r3=80r3’=150r4=75r4’z1=120z2=40z2’=64z3=32z3’=60z4=30z四、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序§4.1、解析法进行运动分析如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA及CDEGC。投影方程式为（1）（2）（3）（4）求、由公式（1）和（2）得：（5）（6）上式等价于（7）对求导得：（8）同理得：（9）求滑块E的由（3）、（4）式得：（10）（11）求导得：（12）（13）§4.2、运动曲线图s-fl1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));fori=26:1:76y(i)=pi+y(i);endl=1278;l3=1255.7;l4=210;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);b=l3*cos(y)+l4*cos(a);plot(x*180/pi,b)v-fl1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));fori=26:1:76y(i)=pi+y(i);endl=1278;l3=1255.7;l4=210;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);c=l1*cos(x)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a))./cos(a);plot(x*180/pi,e)Mr,Md-fl1=0.1491;l6=0.576;x1=0.17*pi:2*pi/100:0.95*pi;x2=0:2*pi/100:2*piy=atan((l6+l1*sin(x1))./(l1*cos(x1)));l=1.278;l3=1.2557;l4=0.21;g=6000;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);c=l1*cos(x1)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x1-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a))./cos(a);m1=(3*g.*e)/(8*pi);m2=1162plot(x1*180/pi,m1,x2*180/pi,m2)j-fl1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan((l6