機械原理課程設計——牛頭刨床傳動機構

1、<p>　　機械原理課程設計——牛頭刨床傳動機構</p><p>　　說 明 書</p><p><b>　　學院：機電工程學院</b></p><p><b>　　年級： </b></p><p><b>　　專業(yè)</b></p><

2、;p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　日期：2013年6月22日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、工作原理及工作過程3</p><p><

3、b>　　二.設計任務3</b></p><p><b>　　三.設計數(shù)據(jù)4</b></p><p><b>　　四.設計要求4</b></p><p>　　（一）、運動方案設計4</p><p>　　（二）、確定執(zhí)行機構的運動尺寸4</p><p>

4、;　?。ㄈ⑦M行導桿機構的運動分析5</p><p>　?。ㄋ模U機構、凸輪機構、齒輪機構設計分析5</p><p>　?。ㄎ澹?shù)據(jù)總匯并繪圖5</p><p>　　五.設計方案選定5</p><p>　?。ㄒ唬U機構運動設計數(shù)據(jù)分析6</p><p>　　1.10點速度,加速度分析6<

5、/p><p>　?。ǘ┩馆啓C構設計數(shù)據(jù)分析10</p><p>　　（三）齒輪機構設計數(shù)據(jù)分析12</p><p>　　六、課程設計總結.13</p><p><b>　　七、心得體會13</b></p><p><b>　　一、概述</b></p>&l

6、t;p><b>　　1．課程設計的題目</b></p><p>　　此次課程設計的題目是：牛頭刨床的主傳動結構的設計.</p><p>　　2．課程設計的任務和目的 </p><p><b>　　1）任務：</b></p><p>　　1 牛頭刨床的機構選型、運動方案的確定；</p>

7、;<p>　　2 導桿機構進行運動分析；</p><p>　　3 導桿機構進行動態(tài)靜力分析；</p><p><b>　　4.飛輪設計；</b></p><p><b>　　5.凸輪機構設計。</b></p><p>　　2）目的：機械原理課程設計是培養(yǎng)學生掌握機械系統(tǒng)運動方案設計能力

8、的技術基礎課程，它是機械原理課程學習過程中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其目的是以機械原理課程的學習為基礎，進一步鞏固和加深所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)學生分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力，使學生熟悉機械系統(tǒng)設計的步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學和動力學的分析和整體設計等，并進一步提高計算、分析，計算機輔助設計、繪圖以及查閱和使用文獻的綜合能力。</p><p>　　.3．

9、課程設計的要求</p><p>　　牛頭刨床的主傳動的從動機構是刨頭，在設計主傳動機構時，要滿足所設計的機構要能使牛頭刨床正常的運轉，同時設計的主傳動機構的行程要有急回運動的特性，以及很好的動力特性。盡量是設計的結構簡單，實用，能很好的 實現(xiàn)傳動功能。</p><p>　　二.機構簡介與設計數(shù)據(jù)</p><p><b>　　機構簡介</b>&l

10、t;/p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖4-1。電動機經皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量和提高切削質量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產效率。為此刨床采用有急回作用的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用

11、空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構（圖中沒有畫出），使工作臺連同工件一次進級運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程過程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，見圖4-1，b）而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個循環(huán)運動中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減少電動機容量。</p><p&g

12、t;　　設計數(shù)據(jù) 見表4-1</p><p><b>　　1）</b></p><p><b>　　2)選擇設計方案：</b></p><p><b>　　方案特點：</b></p><p>　　1、結構簡單，制造方便，能承受較大的載荷；</p><p>

13、;　　2、具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù)K的要求；</p><p>　　3、滑塊行程可以根據(jù)桿長任意調整；</p><p>　　4、機構傳動角恒為90度，傳動性能好；</p><p>　　5、工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩符合切削要求；</p><p>　　6、機構運動鏈較長，傳動間隙較大；</p><p>

14、　　7、中間移動副實現(xiàn)較難。 </p><p>　　三.課程設計的內容和步驟</p><p>　　1．導桿機構的設計及運動分析</p><p><b>　　1）導桿機構簡圖</b></p><p>　　2）導桿機構運動分析</p><p>　　a、 曲柄位置“6”速度分析，加速度分析（列矢量方程

15、，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取曲柄位置“6”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，其大小等于ω2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與ω2一致。</p><p>　　ω2=2πn2/60 rad/s=6.7020643264rad/s</p><p>　　υA3=υA2=ω2·lO2A=6.702064213

16、15;0.09m/s=0.603185779m/s（⊥O2A）</p><p>　　取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=υA3+υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p

17、>　　取速度極點P，速度比例尺µv=0.001(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-4</p><p>　　則由圖1-4知， υA4= pa4/μv =0.48590227981m/s</p><p>　　υA4A3= a3a4/μv =0.35739623806m/s</p><p>　　由速度影像定理求得，</p><

18、p>　　υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=0.67355117939m/s</p><p>　　又 ω4=υA4/ lO4A=1.16129513687931rad/s</p><p>　　取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </p><p><b>　　υC=υB+υCB</

19、b></p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺μv=0.005(m/s)/mm, 作速度多邊行如圖1-4。</p><p>　　則由圖1-4知， υC=0.66392950064m/s </p>

20、<p>　　υCB=0.1026378747m/s ωCB=υCB/lCB=0.5898728434482 rad/s</p><p><b>　　b.加速度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“ 6 ”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，</p><p>　　故=,其

21、大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。</p><p>　　ω2=6.7020643264rad/s, ==ω22·LO2A=6.7020642132×0.09 m/s2=4.042589961168m/s2</p><p>　　=ω42·LO4A=0.564275954395379 m/s2</p><p>　　取3、4構件重合點

22、A為研究對象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4 = + aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3r</p><p>　　大小: ? ω42·LO4A ? ω22·LO2A √ ?</p><p>　　方向： ? B→A

23、 ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B </p><p>　　取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ</p><p>　　大小 ? √ ω52·LBC ?</p><p>　　方向 ∥X √ C

24、→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺µa=0.5（m/s2）/mm,</p><p>　　作加速度多邊形如圖1-5所示.</p><p>　　則由圖1-5知, aA4A3r =2.6922723 m/s2</p><p>　　aA4 =1.6638155038 m/s2 </p&g

25、t;<p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　aB5 = aB4 =aA4·O4B/ O4A =2.306358585752m/s2</p><p>　　又 aBCn=ω52·LBC =0.0605432950301537m∕s2</p><p>　　ac5

26、=-2.2105415252 m∕s2</p><p>　　總結6速度和加速度值以速度比例尺µ=(0.005m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.05m/s²)/mm用相對運動的圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4，1-5，并將其結果列入表格（1-2）</p><p><b>　　表格 1-1</b></p&g

27、t;<p>　?。ǘ⑼馆啓C構設計的數(shù)據(jù)分析</p><p>　?。ㄒ唬┮阎獥l件、要求及設計數(shù)據(jù)</p><p>　　1、已知：擺桿９為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角Φ，遠休止角Φs，回程運動角Φ'，如圖8所示，擺桿長度lO9D，最大擺角ψmax，許用壓力角〔α〕（見下表）；凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　2、要求：確定凸輪機構的基

28、本尺寸，選取滾子半徑ｒT，畫出凸輪實際廓線。</p><p><b>　　3、設計數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　（1）設計過程</b></p><p>　　選取比例尺，作圖μl=1mm/mm。</p><p>　　1）、取任意一點O2為圓心，以作r0=45mm基圓；</p>

29、<p>　　2）、再以O2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉軸圓；</p><p>　　3）、在轉軸圓上O2右下方任取一點O9;</p><p>　　4）、以O9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉并在轉軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近休，這四個階段。再以11.6°對推程段

30、等分、11.6°對回程段等分（對應的角位移如下表所示），并用A進行標記，于是得到了轉軸圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉過程中依次占據(jù)的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應位置</p><p>　　畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲線把各個點連接起來即可得到凸輪的外輪廓。</p><p>　　5）、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇

31、</p><p>　?。?）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用目測法估計凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為A點）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點處，如下圖9所示；過D、E兩點作直線，再過F、G兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑；此次設計中，凸輪理論廓

32、線的最小曲率半徑OG</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　?。?）凸輪滾子半徑的選擇（rT）</p><p>　　凸輪滾子半徑的確定可從兩個方向考慮：幾何因素——應保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于 1~5mm。對于凸輪的凸曲線處，</p><p>　　對于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用

33、考慮，因為它不會發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設計的輪廓曲線上，最小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪上的凸曲線，則應用公式：；力學因素——滾子的尺寸還受到其強度、結構的限制，不能做的太小，通常取及。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rT=15mm。</p><p>　?。ㄈX輪機構設計</p><p>　　已知 電動機、曲柄的轉速n0′、n2，皮帶輪直徑do′、do″,某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m，

34、分度圓壓力角[α](參見表1)；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動。</p><p><b>　　1、分析過程</b></p><p>　　（1）W0=(2*πn2/60) =150.80 rad/s W1 =50.27 rad/s W0=25.135 rad/s d1=60mm (分度圓) d2=72mm（齒頂圓）d3=45mm(齒根圓) d4=56

35、.38mm(齒基圓)</p><p>　?。?）W0=(2*πn2/60) =150.80 rad/s W1 =50.27 rad/s W0=25.135 rad/s d1=240mm(分度圓) d2=252mm（齒頂圓）d3=225mm(齒根圓) d4=225.68mm(齒基圓)</p><p><b>　　六、課程設計總結</b></p&g

36、t;<p>　　實驗設計過程，應該懂得理論基礎的應用，結合老師所交的理論內容，不斷地對設計進行嘗試和創(chuàng)新，把握實驗設計的每一點要求，認真做好總結和反復分析的邏輯思維。</p><p><b>　　七、心得體會</b></p><p>　　真正的，成功的背后需要我們?yōu)橹冻龊艽蟮呐ΑＭㄟ^這幾天的奮斗，在老師悉心的指導下，在同學們的密切配合下，我們的機械原

37、理課程設計終于完成了。在此我向陳老師表示最真誠的感謝。雖然我的設計可能還有不少的錯誤和誤差，但心中還是無比的喜悅。以后會繼續(xù)努力，永不言棄。</p><p>　　在這幾天中，我有很多的體驗，同時也有我也找到許多的毛病，比如：專業(yè)知識的不能熟練應用，作圖時不圖不是太合理。但是通過這次實踐設計，我覺得我的實驗設計能力有了很大的突破。</p><p>　　人生中會遇到很多的問題和坎坷，無論它們有