机械原理课程设计牛头刨床设计样本

《机械原理》课程设计阐明书专业机械设计制造及其自化班级学生姓名学号指导教师目录1题目及原始数据……………12设计原理及办法……………23设计计算……………………53.1程序算法流程图……93.2程序清单(最佳打印)…………………123.3程序中符号含义……153.4计算成果列表…………183.5图解法计算成果………213.6解析法与图解法成果比较…………264课程设计心得………………315参照文献……………………41牛头刨床传动机构设计及其运动分析题目及原始数据机构示意图：该机构由齿轮1驱动齿轮2，在齿轮2上铰链有滑块A，再由导杆机构实现刨刀滑枕切屑运动。原始数据：（压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25）方案号三n1r/min模数mmm齿轮齿数z1齿轮齿数z2距离L1滑枕冲程Hmm速比系数K距离L2中心距离O2O3260614561754501.5420360二．设计原理及办法（一）齿轮机构传动分析1.基本规定（1）、按给定原始数据,拟定机构传动比i,进而拟定齿轮基本几何参数,并拟定齿轮机构传动类型。（2）、拟定齿轮其她参数,如变位系数x,中心距分离系数y,齿顶高变化系数△y等,计算齿轮副几何尺寸:中心距a,分度圆直径d,齿顶圆直径da,齿根圆直径df和基圆直径db。（3）、计算机构重叠度ε,并验证小齿轮齿顶圆齿厚Sa。2.齿轮机构设计（1）机构传动比4（2）齿轮变位系数选取由于齿轮1齿数为14，不大于原则齿轮不发生根切至少齿数17，因而需要变位。取（3）齿轮基本参数计算啮合角原则中心距实际中心距中心距变位系数基圆半径分度圆齿厚齿顶圆半径齿根圆半径齿顶圆上压力角重叠度齿轮参数列表如下：参数齿轮1齿轮2齿数z1456变位系数x中心距分高系数y原则中心距a实际中心距a’齿轮分度圆直径dmm齿顶圆直径da齿根圆直径df基圆直径db机构重叠系数ε齿顶圆齿厚Sa由上述计算可得到齿轮啮合传动重叠不不大于1，满足持续传动规定（二）．导杆机构传动分析1.基本规定（1）按给定原始数据,拟定机构各杆尺寸,采用解析法计算时需列出计算过程和公式。（2）用解析法分析机构运动,列出机构位置方程,位移分析,速度和速度分析运动方程。（3）编写机构运动分析计算机计算通用源程序,及原始数据文献。上机运算,并打印源程序和成果。（4）用图解法分析构造三个瞬时位置(普通是输出构件二个极限位置和一种任意位置)运动,作出相应机构位置图,速度和加速度图。2.导杆机构分析如图3所示导杆机构，取坐标系原点与曲柄回转中心重叠。通过位移分析得xx432By111AC3S图3导杆机构运动分析写成复数形式：，写成复数形式：，经速度分析得于是有于是有经加速度分析得3.牛头刨床机构运动分析（1）拟定机构各杆尺寸图二由K=（180°+θ）/（180°-θ）=1.4得：θ=180°·(K-1)/（K+1）=28.8°由α=（180°-θ）/2=75.6°及cosα=O2A/O2O3得：O2A=94.502㎜由sin(90°-α)=0.5H/O3B得：O3B=804.21㎜（2）解析法对机构进行运动分析图三:牛头刨床机构运动分析已知各构件尺寸为积极件1以匀速转动。求构件1在方位角时构件3角位移、角速度和角加速度及刨头5上点位移、速度和加速度一方面建立如图3-53所示坐标系，并标出各杆矢量。可以看出该机构由两个机构构成：构件1、2、3构成导杆机构，构件3、4、5构成滑块机构。为求解需建立两个封闭矢量方程和。对构件3运动分析由封闭矢量，有写出复数形式为展开后可求得将代入上式中，得。进一步将封闭矢量方程对时间求导，得展开后可求得将代入上式中，得。进一步将矢量方程对时间求导，得展开后联立求解，可得将关于参数代入上式中得，在时，。（2）刨头5运动分析由封闭矢量，有写出复数形式为展开后可求得将求得代入上式中，得。进一步将矢量方程对时间求导，得展开后可求得将求得、和代入上式中，得。进一步将封闭矢量方程对时间两次求导，得展开后可求得将上述已经计算出关于参数代入上式可得：，。以此类推将0到360以每隔5度带入计算得下表项目角度05101520253035404550556065707580859095100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200205210215220225230235240245250255260265270275280285290295300305310315320325330335340345350355360（3）图解法：1).选用长度比例尺µ，作出机构在位置4运动简图。选用µ=l/OA（m/mm)进行作图，l表达构件实际长度，OA表达构件在图样上尺寸。作图时，必要注意µ大小应选得恰当，以保证对机构运动完整、精确、清晰表达，此外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其她有关分析图形位置。2.)求原动件上运动副中心Av＇和a有ω2=2×3.14×325/60=34.017rad/s其转向为顺时针方向v=ωl＝3.215m/s式中v——B点速度（m/s）方向丄AOa=ωl=6.247m/s 式中a——A点加速度（m/s）,方向A→O3.解待求点速度及其有关构件角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，运用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。（1）列出OB杆A点速度矢量方程依照平面运动构件两点间速度关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件２、４上瞬时重叠点Ａ（Ａ，Ａ）方程，未知数为两个，其速度方程：Ｖ＝v+v方向：丄ＡＯ丄AO∥ＡＯ大小：？ωl？（２）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺µ（m•s/mm）µ==0.002m•s/mm（３）作速度多边形，求出ω、ω依照矢量方程式作出速度多边形pd某些，则v(m/s)为v=µpa=0.829m/sω=v/l=1.3rad/s其转向为顺时针方向。Ｖ=ωl=0.612m/sB点速度为Ｖ，方向与v同向.（４）列出C点速度矢量方程，作图求解V、VV=Ｖ+V方向：水平丄BＯ丄BC大小：？ωl？通过作图，拟定Ｃ点速度为V=µbc=0.2909m/sV＝µpc=1.2207m/s 式中V——Ｃ点速度，方向丄BC式中V——Ｃ点速度，方向为p→c。４．解待求点加速度及其有关构件角加速度（１）列出Ｃ点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动互相影响）绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度＋哥氏加速度规定Ｃ点加速度，得先求出Ｂ点加速度，a=a+a=a+a+a’+a方向：？∥ＡＢ丄ＡＢ∥AO丄AO∥ＡＢ丄ＡＢ大小：？ωl？ωl0?2ωv(2)定出加速度比例尺在一号图纸中取p为加速度极点，去矢量pa’代表a，则加速度比例尺µ（m•s/mm）µ==0.219m/s/mm(3)作加速度多边形，求出a、a、a依照矢量方程图pa’nka某些，则a=µa＇a=0.7949m/sa’=µka=6.247m/sa=µpa=0.519rad/s方向为水平向右下12ºa=a•l/l=3.279m/sa=ω•l=1.225m/s(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解a、a、aa=a+a+a+a方向：水平∥BC丄BC∥AB丄AB大小：？V/l?ωlal/l由上式可得：a=0.0.15m/sa=0.178m/s拟定构件4角加速度a4由理论力学可知，点A4绝对加速度与其重叠点A3绝对加速度之间关系为方向：⊥O4B∥O4B∥O4B⊥O4A∥O2大小：？lo2A?24Va4a3lo2A其中a法向和切向加速度。a为科氏加速度。从任意极点O持续作矢量O和k’代表aA3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再过点o作矢量oa4”代表a，然后过点k’作直线k’a’4平行于线段oa4”代表相对加速度方向线，并过点a4’’作直线a4’’a4’垂直与线段k’a’4，代表a方向线，它们相交于a4’，则矢量oa4构件3角加速度为a/lO4A将代表a矢量k’a’4平移到机构图上点A4，可知4方向为逆时针方向。项项目位置2vA2vA2A3V3VCBvCVB4aA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.5360.8290.17180.8110.06491.22160.6121.3顺时针6.2470.5191.2263.2790.0150.178依照以上办法同样可以求出位置九速度和加速度5项项目位置2vA23vA2A3V3VCBvCVB4aA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.536.08290.17180.8110.06491.22160.6121.3顺时针6.2470.6251.2263.2790.0150.17897.5360.8291.2310.66780.33491.53790.82706.2380.4252.4323.2794.2454.237单位1/sm/s1/sm/s2三.设计计算3.1程序算法流程图3.2程序清单电算程序FORM1PrivateSubCommand1_Click()Form2.ShowUnloadMeEndSubPrivateSubCommand2_Click()EndEndSubFORM2OptionExplicitDimn1，n2，m，z1，z2，l1，h，k，l2，l3，l4，l5，φAsDoubleDimv()，a()，sh()AsDoubleDimd1，d2，ha，hf，hq，da1，da2，df1，df2，db1，db2，p，s，e，ao，cAsDoubleDimhap，cp，α，i，θ，ω1，φ1，x1，x2，ch，sa，hgAsDoubleConstpi=3.1416PrivateSubCommand1_Click()Picture1.ClsIfText1.Text=""OrText2.Text=""OrText3.Text=""OrText4.Text=""OrText5.Text=""OrText6.Text=""OrText7.Text=""OrText8.Text=""OrText9.Text=""OrText10.Text=""ThenBeepMsgBox"请输入所有数据！"，48，"提示！"ExitSubEndIfn1=Val(Text1.Text)m=Val(Text2.Text)z1=Val(Text3.Text)z2=Val(Text4.Text)l1=Val(Text5.Text)h=Val(Text6.Text)k=Val(Text7.Text)l2=Val(Text8.Text)l3=Val(Text9.Text)φ=Val(Text10.Text)α=20hap=1cp=0.25Dimaa1，aa2，aa3AsDoublei=z2/z1d1=m*z1：d2=m*z2ha=hap*mhf=(hap+cp)*mhg=ha+hfda1=d1+2*hap*m：da2=d2+2*hap*mdf1=d1-2*hf：df2=d2-2*hfdb1=d1*Cos(α*pi/180)：db2=d2*Cos(α*pi/180)p=pi*ms=p/2e=sao=(d1+d2)/2c=cp*mθ=180*((k-1)/(k+1))x1=(17-z1)/17x2=(17-z2)/17aa1=Atn(da1*Sqr(1-(db1/da1)^2)/db1)aa2=Atn(da2*Sqr(1-(db2/da2)^2)/db2)aa3=aa1ch=0.5*(z1*(Tan(aa1)-Tan(α*pi/180))+z2*(Tan(aa2)-Tan(α*pi/180)))/pisa=(pi*m/2)*da1/d1-da1*(Tan(aa3)-aa3-Tan(α*pi/180)+pi/9)l4=l3*Sin(θ*pi/360)l5=h/(2*Sin(θ*pi/360))n2=z1/z2*n1ω1=n2*360*pi/175/60ReDimPreservesh(0To360)，v(0To360)，a(0To360)Forφ1=0To360Callwww(φ1，v(φ1)，sh(φ1)，a(φ1))Nextφ1Text11.Text=v(φ)Text11.Text=sh(φ)Text11.Text=a(φ)Command3.Enabled=TrueCommand5.Enabled=TrueCommand6.Enabled=TrueCommand7.Enabled=TrueCommand8.Enabled=TrueCommand9.Enabled=TrueEndSubPrivateSubCommand2_Click()EndEndSubPrivateSubCommand3_Click()Picture1.ClsPicture1.Print"齿轮1分度圆直径="；d1Picture1.Print"齿轮2分度圆直径="；d2Picture1.Print"齿顶高="；haPicture1.Print"齿根高="；hfPicture1.Print"齿全高="；hoPicture1.Print"齿轮1齿顶圆直径="；da1Picture1.Print"齿轮2齿顶圆直径="；da2Picture1.Print"齿轮1齿根圆直径="；df1Picture1.Print"齿轮2齿根圆直径="；df2Picture1.Print"齿轮1基圆直径="；db1Picture1.Print"齿轮2基圆直径="；db2Picture1.Print"齿距="；pPicture1.Print"齿厚="；sPicture1.Print"齿槽宽="；EPicture1.Print"齿轮1,2中心距="；aoPicture1.Print"顶隙="；cPicture1.Print"齿轮1,2传动比="；iPicture1.Print"极位夹角="；θPicture1.Print"齿轮1变位系数X1="；x1Picture1.Print"齿轮2变位系数X2="；x2Picture1.Print"重叠度Ch="；chPicture1.Print"小齿轮顶宽="；saEndSubPrivateSubCommand5_Click()Picture1.ClsPicture1.Print"连杆O2A长度="；l4；"mm"Picture1.Print"连杆O3B长度="；l5；"mm"EndSubPrivateSubCommand6_Click()Dimβ，γAsSinglePicture1.ClsPicture1.DrawWidth=2β=Atn((380+108.16*Sin(γ))/(108.16*Cos(γ)))Ifγ>1.57Andγ<=4.71Thenβ=β+3.14EndIfPicture1.Circle(2500，1500)，174*3，RGB(0，0，255)Picture1.Circle(2500-540，1500+358.2)，42*3，RGB(0，0，255)Picture1.Line(2500，2640)-Step(1500，0)，RGB(255，0，0)Picture1.Line(2500，2640)-Step(0，-2200)，RGB(255，0，0)Picture1.Line(2500，2640)-Step(3*l5*Cos(β)，-3*l5*Sin(β))Picture1.Line(2500，1500)-Step(3*108.16*Cos(γ)，-3*108.16*Sin(γ))Picture1.Line(2500+3*l5*Cos(β)-1700，270)-Step(3300，0)Picture1.Line(2500+3*l5*Cos(β)，270)-Step(0，450)Picture1.Circle(2500+3*l5*Cos(β)，2640-3*l5*Sin(β))，20Picture1.Line(2500+3*l5*Cos(β)-60，2640-3*l5*Sin(β)-80)-Step(120，160)，，BPicture1.Circle(2500+3*108.16*Cos(γ)，1500-3*108.16*Sin(γ))，20Picture1.Line(2500+3*108.16*Cos(γ)+100*Cos(β-0.64)，1500-3*108.16*Sin(γ)-100*Sin(β-0.64))-Step(-160*Cos(β)，160*Sin(β))Picture1.Line-Step(-120*Cos(1.57-β)，-120*Sin(1.57-β))Picture1.Line-Step(160*Cos(β)，-160*Sin(β))Picture1.Line-Step(120*Cos(1.57-β)，120*Sin(1.57-β))γ=γ+0.34Ifγ>6.28Thenγ=γMod3.14EndSubPrivateSubCommand7_Click()Forφ=0To360Step10Picture1.Print"φ="；φ；sd(φ)；a(φ)；v(φ)NextφEndSubPrivateSubCommand8_Click()Form3.ShowEndSubPublicSubwww(n，V1，S1，A1)DimQ，ω3，ε3，s3，φ3，s21AsSingleQ=n*pi/180φ3=Atn((l3+l4*Sin(Q)))/(l4*Cos(Q))Ifn>90Andn<270Thenφ3=φ3+piEndIfs3=l4*Cos(Q)/Cos(φ3)ω3=l4*ω1*Cos(φ3-Q)/s3s21=-ω1*l4*Sin(φ1-φ3)ε3=(l4*ω1^2*Sin(φ3-Q)-2*ω3*s21)/s3V1=-ω3*l5*Sin(φ3)S1=l5*Cos(φ3)A1=-ω3*l5*Cos(φ3*ω3)-l5*ε3*Sin(ω3)EndSubPrivateSubCommand9_Click()Picture1.Line(0，1400)-(5000，1400)Picture1.Line(5000，1400)-(4800，1300)Picture1.Line(5000，1400)-(4800，1500)Picture1.Line(100，2500)-(100，100)Picture1.Line(100，100)-(0，200)Picture1.Line(100，100)-(200，200)Rem(运动图线生成程序)Dima0AsDouble，b0AsDouble，c0AsDouble，D0AsDouble，E0AsDoubleDimF0AsDouble，G0AsDouble，w0AsDouble，p0AsDouble，l0AsDouble，v0AsSingleDimi0AsSingle，h0AsString，j0AsString，k0AsString，m0AsString，s0AsSingleDimn0AsString，O0AsString，Q0AsString，r0AsDouble，t0AsDouble，z0AsSinglel0=108.16：p0=738.09：c0=-72.41Fori0=0To360Step0.01r0=i0*3.14159265/180t0=c0*2*3.14159265/60a0=Atn((380+l0*Sin(r0))/(l0*Cos(r0)))Ifi0>=90Andi0<=270Thena0=a0+3.14159265EndIfs0=l0*Cos(r0)/Cos(a0)w0=l0*t0*Cos(a0-r0)/s0v0=-l0*t0*Sin(r0-a0)D0=(l0*t0*t0*Sin(a0-r0)-2*s0*w0)/s0E0=p0*Cos(a0)F0=-p0*w0*Sin(a0)G0=-p0*w0*Cos(a0*w0)-p0*D0*Sin(a0)Picture1.PSet(i0*10+100，1200+F0/2)，RGB(0，255，0)Picture1.PSet(i0*10+100，1200+G0/15)，RGB(0，0，255)Picture1.PSet(i0*10+100，1200+E0)，RGB(255，0，0)Nexti0Picture1.PrintPicture1.PrintPicture1.PrintPicture1.PrintPicture1.PrintPicture1.PrintPicture1.Print"加速度-蓝色,速度-绿色，位移-红色"EndSubFORM3DimaAsSingle，bAsSingle，cAsSinglePrivateSubCommand1_Click()Timer1.Enabled=TrueEndSubPrivateSubCommand2_Click()Timer1.Enabled=FalseEndSubPrivateSubCommand3_Click()Form1.ShowUnloadMeEndSubPrivateSubTimer1_Timer()DrawWidth=2Clsl=738.09a=Atn((360+108.16*Sin(b))/(108.16*Cos(b)))Ifb>1.57Andb<=4.71Thena=a+3.14EndIfCircle(2500，1500)，174*3，RGB(0，0，255)Circle(2500-540，1500+358.2)，42*3，RGB(0，0，255)Line(2500，2640)-Step(1500，0)，RGB(255，0，0)Line(2500，2640)-Step(0，-2200)，RGB(255，0，0)Line(2500，2640)-Step(3*l*Cos(a)，-3*