機械原理課程設(shè)計--牛頭刨床的設(shè)計

1、<p><b>　　機械原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目：牛頭刨床的設(shè)計</p><p>　　機構(gòu)位置編號：7和12</p><p><b>　　方案號：Ⅰ</b></p><p>

2、<b>　　班 級：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學 號：</b></p><p>　　2015年1月23日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　

3、　機械原理課程設(shè)計是高等工業(yè)學校機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設(shè)計的訓練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學生機械運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計以及應(yīng)用計算機對工程實際中各種機構(gòu)進行分析和設(shè)計能力的一門課程。其基本目的在于：</p><p>　?。ǎ保┻M一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力。</p><p>　　（２）使學生對于機械運動學和動

4、力學的分析設(shè)計有一較完整的概念。</p><p>　?。ǎ常┦箤W生得到擬定運動方案的訓練，并具有初步設(shè)計選型與組合以及確定傳動方案的能力。</p><p>　?。ǎ矗┩ㄟ^課程設(shè)計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術(shù)資料的能力。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題能力和創(chuàng)新能力。</p>

5、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　第二章 牛頭刨床簡介及工作原理</p><p>　　第三章 牛頭刨床的運動分析</p><p>　　第四章 牛頭刨床的靜力分析</p><p>　　第五章 凸

6、輪機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　第六章 齒輪機構(gòu)的設(shè)計</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　第一章 概 述</b></p><p><b>　　1 課程設(shè)計的任

7、務(wù)</b></p><p>　　機械原理課程是高等學校機械類近機類專業(yè)本、專科學生較全面地運用已學過的知識，特別是機械原理部分已學過的知識的知識第一次較全面地對一項工程實際的應(yīng)用問題從任務(wù)分析、調(diào)查研究、方案比較、方案確定、繪制出機構(gòu)運動簡圖、進行機械運動和動力學分析與設(shè)計的基本訓練，是該課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其目的在于運用已學過的知識培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，用創(chuàng)新思想確定出解決工程實際問題的方案及其有關(guān)

8、尺寸，并學會將方案繪制出機構(gòu)運動簡圖的能力。培養(yǎng)學生對確定的機構(gòu)運動簡圖進行機構(gòu)運動分析及動力分析，學會按任務(wù)進行調(diào)研、實驗、查閱技術(shù)資料、設(shè)計計算、制圖等基本技能。在此基礎(chǔ)上初步掌握</p><p>　　計算機程序的編制，并能用計算機解決工程技術(shù)問題。學會運用團隊精神，集體解決技術(shù)難點的能力。</p><p><b>　　2 課程設(shè)計的目的</b></p>

9、;<p>　?。?） 按設(shè)計任務(wù)書要求調(diào)研、比較設(shè)計的可能方案，比較方案的優(yōu)劣，最終確定所選最優(yōu)設(shè)計方案</p><p>　?。?） 確定桿件尺寸</p><p>　?。?） 繪制機構(gòu)運動簡圖；</p><p>　?。?） 對機械行運動分析，求出相關(guān)點或相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)，如點的位移、速度、加速度；構(gòu)件的角位移、角速度、角加速度。列表，并繪制相應(yīng)的機構(gòu)運動

10、線圖如位移與原動件角曲線；速度與原動轉(zhuǎn)角曲線；加速度與原動件轉(zhuǎn)角曲線</p><p>　?。?） 根據(jù)給定機器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計飛輪</p><p>　　（6） 根據(jù)方案對各機構(gòu)進行運動設(shè)計，如對連桿機構(gòu)按行程速比系數(shù)進行設(shè)計；對凸輪機構(gòu)按從動件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓曲線；對齒輪機構(gòu)按傳動比要求設(shè)計齒輪減速機構(gòu)，確定齒輪傳動類型，傳動比并進行齒輪幾何尺寸計算，繪制齒輪嚙合圖。按間歇運

11、動要求設(shè)計間歇運動機等等</p><p>　?。?） 要求學生根據(jù)設(shè)計任務(wù)，繪制必要的圖紙</p><p>　?。?） 編制設(shè)計計算程序及相應(yīng)曲線、圖形；編寫設(shè)計說明書</p><p><b>　　3 課程設(shè)計的方法</b></p><p>　　機械原理課程設(shè)計的方法，大致可分為圖解法和解析法兩種，圖解法的幾何概念氣清晰

12、、直觀，但需逐個位置分別分析設(shè)計計算精度較低；解析法精度高，且可對各個位置進行迅速分析計算，但需要有效方便的計算軟件。隨著計算機的普及，計算繪圖軟件增多，圖解法除了用人工繪圖分析設(shè)計，還出現(xiàn)了利用計算機進行圖解設(shè)計分析計算，他的精度也可隨之提高，同時又保持了形象，直觀的優(yōu)點，因此此法也不失是一種值得提倡的方法。</p><p>　　第二章 牛頭刨床簡介及工作原理</p><p>　　1．

13、機構(gòu)簡介及工作原理</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時,由導桿機構(gòu)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(zhì)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(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導桿機構(gòu)。刨刀每次削完一

14、次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)，使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，（在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離）而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減少主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機容量。 </p><p>　　第三

15、章 牛頭刨床的運動分析</p><p><b>　　1． 設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2． 導桿機構(gòu)運動簡圖的畫法</p><p>　　曲柄位置圖的作法為：任取位置O4，沿Y軸正向取LO2O4長即可取得位置O2，以O(shè)2為圓心，LO2A長度為半徑做一個圓，此圓即為曲柄2的運動軌跡。過O4點做曲柄運動軌跡的切線，在切線上取LO4B，左右兩

16、切線段即為搖桿4的極位位置。以左極位與曲柄運動軌跡的切點為1點，順時針沿圓周每隔30°取一點，將圓周12等分，取其中7、12點即為我所做位置。以O(shè)4為圓心，LO4B長為半徑做圓弧，連接12點與O4、7點與O4，其延長線與圓弧交點分別為B、B＇點。以B、B＇為圓心，LBC長為半徑做圓，與圓弧高的垂直平分線的交點分別為C、C＇點，連接BC、B＇Ｃ＇。再畫出各運動副與滑塊，即為導桿機構(gòu)運動簡圖。</p><p&g

17、t;　　3． 導桿機構(gòu)的運動分析</p><p>　　1.曲柄位置“7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取構(gòu)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><

18、;p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點P

19、，速度比例尺µv=5π(mm/s)/mm，作速度多邊形如圖</p><p><b>　　7號位置速度圖</b></p><p>　　由圖解得：υ C=0.440137 m/s</p><p>　　2.對曲柄位置“7”進行加速度分析,取曲柄構(gòu)件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>

20、　　aA4= a A4n+ a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r</p><p>　　大小 ? ω42 lO4A ? √ 2ω4υA4A3 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導路）</p><p>　　取5

21、構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ ω52lCB ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=5π2（mm/s2）/mm,作加速度多邊形&

22、lt;/p><p><b>　　7號位置加速度圖</b></p><p>　　由圖解得：a C=3.549109m/s2</p><p>　　3.對曲柄位置“12”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取構(gòu)件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><

23、p>　　υA4=υA3+υA4A3 </p><p>　　大小 ? √ ? </p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B </p>&l

24、t;p>　　取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</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=5π(mm/s)/mm,作速度

25、多邊形如圖</p><p><b>　　12號位置速度圖</b></p><p>　　由圖解得：υ C=0.63318799m/s</p><p>　　4. 取曲柄位置“12”進行加速度分析 </p><p>　　取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4=

26、a A4n+ a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r</p><p>　　大小 ? ω42 lO4A ? √ 2ω4υA4A3 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導路）</p><p>　　取5構(gòu)件的研究對象

27、，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ ω52lCB ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=5π2（mm/s2）/mm,作加速度多邊形</p&g

28、t;<p><b>　　12號位置加速度圖</b></p><p>　　由圖解得：a C=8.9058m/s²</p><p>　　各點的速度，加速度，角速度分別列入表格</p><p>　　第四章 牛頭刨床的靜力分析</p><p>　　4.1導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析</p><

29、;p>　　取力比例尺μ F=50N/mm，重力加速度g=10m/s2，分析導桿在7位置時導桿機構(gòu)的受力情況。</p><p>　　分離5、6構(gòu)件進行運動靜力分析，分析如圖</p><p>　　對構(gòu)件6用達朗伯原理進行受力分析可得</p><p>　　ΣF = P + F I6 + G 6 + F R56 + F R16 = 0&l

30、t;/p><p>　　大小 7000N a C(G 6/g) 700N ? ? 0N</p><p>　　方向 ← → ↓ ∥BC ↑ √</p><p>　　已知P=7000N，G6=700N，又a C=3.549109m/s2</p><

31、;p>　　可得：FI6 =a C(G 6/g)= 3.549109×(700/10)=248.437 N</p><p>　　所以根據(jù)力多邊形可得：F R56=135.13×50=6765.5 N,</p><p>　　F R16=19.26×50=963 N</p><p>　　將構(gòu)件6的力系向C點取矩，可得：</p>

32、;<p>　　ΣMC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0</p><p><b>　　X=767.7mm</b></p><p>　　F R16作用點在距O6右側(cè)水平767.7mm處。</p><p>　　分離3,4構(gòu)件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖</p>&

33、lt;p>　　將構(gòu)件4的力系向O4點取矩，可得：</p><p>　　ΣM=Mg4+M G4+M FR34+M FR54=0</p><p>　　Mg4=J S4×ɑ4=7.031807N·m</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：F R34=8354.814363N</p><p>　　對構(gòu)件4用達朗伯原理進行受力分析可

34、得：</p><p>　　ΣF = G 4 + F R34 + F R54 + X O4 + Y O4 = 0</p><p>　　大小 200N √ F R56 ? ? 0N</p><p>　　方向 ↓ ⊥O4B ∥BC ←

35、 ↑ √</p><p>　　已知G 4=200N，F(xiàn) R34=8354.814363N，F(xiàn) R54=F R56=6756.5N</p><p>　　根據(jù)圖所示力多邊形可得：X O4=1330.345N, Y O4=2083.146N</p><p>　　將構(gòu)件2的力系向O2點取矩，可得：</p><p>　　ΣM=M

36、 +M F42=0</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：曲柄上所加平衡力矩M =475.6N·m，方向為順時針</p><p><b>　　凸輪機構(gòu)的設(shè)計</b></p><p>　　5.1 凸輪機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　已知：擺桿9為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角δ 0，遠休止角δ 01，回程運動角δ

37、0＇，擺桿長度L O9D，最大擺角Φ max，許用壓力</p><p>　　角[α]，凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　Φ max=15° L O9D=125mm [α]=40° δ 0=75° δ 01=10°</p><p><b>　　δ 0＇=75mm</b></p>

38、;<p>　　要求：確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實際廓線。</p><p><b>　　計算各位置數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　確定基圓半徑：</b></p><p><b>　　凸輪實際廓線：</b></p><p><b&

39、gt;　　齒輪機構(gòu)的設(shè)計</b></p><p>　　6.1 齒輪機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　已知：電動機、曲柄的轉(zhuǎn)速no5、n，皮帶輪直徑d o5、d o3，某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m。分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動。</p><p>　　要求：計算齒輪z的齒數(shù)，選擇齒輪副z- z的變位系數(shù)，計算這對齒輪的各部分尺寸，用2號圖紙繪制

40、齒輪傳動的嚙合圖。</p><p><b>　　設(shè)計過程：</b></p><p>　　1.首先根據(jù)已知的條件求出z的齒數(shù)。</p><p>　　i32=n3/n1=z1’z2/zo’z1=480/60</p><p><b>　　得出：z2=40</b></p><p>　

41、　經(jīng)分析計算取變位系數(shù)（見附錄1）</p><p><b>　　X=0.5=－X</b></p><p>　　2.再根據(jù)齒輪各部分尺寸相關(guān)計算公式得到齒輪的基本參數(shù)如下：</p><p>　　d= m×Z=6×10＝60mm</p><p>　　d=m×Z=6×40=240mm&l

42、t;/p><p>　　r=r×=28.2mm</p><p>　　r= r×=112.8mm</p><p>　　h=(h+x) m=(1+0.5) ×6=9mm</p><p>　　h=(h-x) m=(1-0.5) ×6=3mm</p><p>　　h=( h+c-x)m=(1+

43、0.25-0.5) ×6=4.5mm</p><p>　　h=( h+c+x)m=(1+0.25+0.5) ×6=10.5mm</p><p>　　r= r+ h=30+9=39mm</p><p>　　r= r+ h=120+3=123mm</p><p>　　r= r- h=30-4.5=25.5mm</p>

44、;<p>　　r= r-h=120-10.5=109.5mm</p><p>　　s= m/2+2 mx=11.6mm</p><p>　　s= m/2+2 m (-x)=7.2 mm</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】 周慧君，張青主.機械原理課程設(shè)計手冊【M】.第二

45、版</p><p>　　【2】 高英武，楊文敏.機械原理課程設(shè)計</p><p>　　【3】 龔桂義，潘沛霖.機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊【M】.第三版</p><p>　　【4】 孫桓，陳作模.機械原理【M】.第七版.北京：高等教育出版社，【5】理論力學Ⅰ/哈爾濱工業(yè)大學理論力學研究室編第六版.北京</p><p><b>　　總結(jié)<