機械原理牛頭刨床課程設(shè)計--牛頭刨床傳動機構(gòu)設(shè)計及其運動分析

1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 牛頭刨床傳動機構(gòu)設(shè)計及其運動分析</p><p><b>　　設(shè)計者：XXX</b></p><p>　　班級： XXXXXXX</p>

2、;<p>　　學號： XXXXXXXXXX</p><p><b>　　指導教師： XXX</b></p><p>　　日期： 2008-6-26—2008-7-9</p><p>　　目錄 </p><p>　　一 緒論…………………………………………….……………………

3、….….…..1</p><p>　　1.牛頭刨床機構(gòu)工作原理…………………….……………………….….…...1</p><p>　　2. 設(shè)計目的……………………………..….……………..…………….….....2</p><p>　　3. 設(shè)計任務(wù)……………………………...………………..……………..…....3</p><p>

4、　　二 設(shè)計計算過程及說明……………….……………………………....……….….3</p><p>　　1. 牛頭刨床機構(gòu)示意圖及原始數(shù)據(jù)................................................................3 </p><p>　　2.齒輪機構(gòu)基本參數(shù)…….…...................................

5、.......…...............................4</p><p>　　3.連桿設(shè)計和運動分析……………………………….…………………....….5</p><p>　　4. 編寫的計算源程序........................................................…............................

6、7</p><p>　　5. 電算的源程序和結(jié)果....................................................…............................9</p><p>　　6. 設(shè)計圖解法的圖紙........................................................…...........

7、...............13</p><p>　　三 設(shè)計小結(jié)..…………………………………………...………………….….....13</p><p>　　1. 對設(shè)計結(jié)果的分析討論…………………………………………………..13</p><p>　　四 參考文獻……………………………………………………………………...13</p><

8、p>　　1. 列出主要參考資料........................................................…........................13</p><p>　　一. 緒論

9、 </p><p>　　1.1 牛頭刨床機構(gòu)工作原理 牛頭刨床是一種靠刀具的往復(fù)直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床。電動機經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機構(gòu)（導桿機構(gòu)）完成刨刀的往復(fù)運動和間歇移動。</p><p>　　牛頭刨床的滑枕的直

10、線運動不能說是偏心輪的作用。 牛頭刨床的動力，經(jīng)過減速后，在大齒輪的一面有一個固定短軸，短軸和齒輪中心有一定距離，裝一個方形滑塊。 在齒輪的下方，有一個軸承座，安裝了一個長搖桿，齒輪上的方形滑塊始終在長桿上滑動。 搖桿的上端，有滑枕的方形滑塊，也是在桿上滑動，搖桿就使得滑枕前后運動。這兩個滑塊都是能夠轉(zhuǎn)動的。 當大齒輪轉(zhuǎn)動時，由滑塊帶動搖桿前后扇形擺動?；瑝K位置在中心下面時，同等的轉(zhuǎn)動圓心角，搖桿可以運動較大的角度，帶動滑枕快速后退。

11、當大齒輪滑塊在上方時，同樣的圓心角，搖桿的運動就慢得多，這樣滑枕就能夠有較大的切削力。 調(diào)整大齒輪滑塊的中心距，就能夠調(diào)整滑枕行程。 滑枕是慢進快退，這樣符合工作要求。</p><p>　　本實驗以牛頭刨床刀具運動的主傳動機構(gòu)為設(shè)計對象，通過對具有急回特性的機構(gòu)的設(shè)計，掌握機構(gòu)的選型、構(gòu)型方法，利用機構(gòu)構(gòu)型的組合原理完成方案設(shè)計、比較，確定最終結(jié)果。最后進行運動模擬。牛頭刨床主傳動機構(gòu)運動原理如下：當牛頭刨床的主

12、要工作機構(gòu)滑枕右行時，刨刀進行切削，成為工作行程；此時要求刨頭的速度較低且平穩(wěn)，以提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，不工作，稱為回程，此時要求刨頭的速度較高以提高生產(chǎn)率，這個關(guān)鍵特性稱為“急回”特性。用急回系數(shù)K加以描述。</p><p>　　式中θ為擺桿兩極限位置的夾角</p><p>　　故要實現(xiàn)“急回”特性，就必須使機構(gòu)的θ存在。θ角越大，K也越大，急回運動越明顯。并通過改變桿件的長度，改變

13、其“急回”特性。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　機械原理課程設(shè)計是機械原理課程的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，其目的是：</p><p>　　（1）進一步鞏固和加深學生所學的理論知識；（2）培養(yǎng)學生運用理論知識獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，使學生對機械的分析和設(shè)計有一個較完整和系統(tǒng)的概念；（3）通

14、過對具體問題的分析、計算、制圖、技術(shù)資料的使用，電算程序的編制及計算機使用等各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的工程技術(shù)能力。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　本設(shè)計的任務(wù)主要包括二部分： </p><p>　?。?）按機械的幾何、運動等性能要求，進行低副機構(gòu)的尺度綜合和高副機構(gòu)的輪廓線設(shè)計。<

15、;/p><p>　?。?）對所設(shè)計的機構(gòu)進行運動分析。要求用解析法分析機構(gòu)整個工作循環(huán)過程，并同時用圖解法分析機構(gòu)某幾個瞬時位置的運動，對兩種方法的分析結(jié)果作對比分析。</p><p>　　二． 設(shè)計計算過程及說明</p><p>　　2.1 牛頭刨床傳動機構(gòu)示意圖及原始數(shù)據(jù)</p><p><b>　　機構(gòu)示意圖：</b>

16、;</p><p>　　機構(gòu)示意圖：該機構(gòu)由齒輪</p><p>　　1驅(qū)動齒輪2，在齒輪2上</p><p>　　鉸接有滑塊，再由導桿機構(gòu)實現(xiàn)刨刀滑枕的 切削</p><p><b>　　運動。</b></p><p>　　2.1.2 原始數(shù)據(jù)：齒輪參數(shù)： 壓力角 ，齒頂高

17、系數(shù)=1 ，頂隙系數(shù)</p><p>　　2.2齒輪機構(gòu)傳動設(shè)計 </p><p>　　齒輪1不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)x1min= = =0.118</p><p>　　齒輪2不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)x2min= ==-2.41 </p><p>　　假設(shè)X1=0.6，X2=0.4。</p><p>　　因為　Z1&l

18、t;17 且X1＞０，所以該齒輪不會發(fā)生根切。又由 Z2 > Zmin=17,所以齒輪2也不會發(fā)生根切現(xiàn)象。</p><p>　　2/730.364+0.014904=0.024876,</p><p><b>　　由內(nèi)插法求得:=</b></p><p>　　齒輪傳動的中心距： ===224.52 mm</p><

19、p>　　中心距變動系數(shù)： y=1=（-1）=0.9125.</p><p>　　齒高變動系數(shù)： ==1-0.9125=0.0875.</p><p>　　齒頂圓壓力角： = arc cos(/)=38.62°</p><p>　　= arc cos(/)=26°</p><p>　　重合度：

20、 =[ z1(tan38.62°-tan20°)+ z2(tan26°-tan20° )]/2=1.343</p><p>　　分度圓直徑：=m=156 mm =90 mm ，= m =586 =348 mm </p><p>　　基圓直徑: = cos=90cos20°=84.57 mm </p><p>

21、;　　= cos=348cos20°=327.01 mm </p><p>　　齒頂圓直徑: =2-+2m(-)=2224.52-348+12 (1-0.4) =108.24 mm =2-+2m(-)=2224.52-90+12 (1-0.6) =363.84 mm </p><p>　　齒根圓直徑：Df1=m(z1-2-2+2)=6（15-2-20.25+20.6）=82.2

22、mm</p><p>　　Df2=m (z2-2-2+2)=6（58-2-20.25+20.4）=337.8 mm</p><p>　　變位齒輪分度圓上齒厚：s= ==12.04 mm </p><p>　　齒槽寬: e===6.799 mm</p><p>　　小齒輪齒頂圓齒厚：= =2.56 mm </p><p

23、>　　因為 > 0.4m=2.4mm,所以變位系數(shù)取值正確。

24、 2.3連桿機構(gòu)設(shè)計和運動分析 </p><p><b>　　由k=1.6知，。</b></p><p>　　由=，且在此極限位置時，求得=124.12mm</p><p>　　又，求得=327.25.</p><p>　　將機構(gòu)置于圖示坐標系中，各構(gòu)件的矢

25、量指向如圖所示，其適量方程為</p><p>　　將上式分別向x軸和y軸投影的方程組</p><p>　　其中只有和兩個未知數(shù)，故可以通過解方程求解。</p><p>　　將上方程組兩邊平方后相加 .</p><p>　　將上方程組第二式除以第一式得 .</p><p>　　將上方程組對時間求一階導數(shù)得：</p

26、><p>　　其中只有和兩個未知數(shù)，故可以通過解方程求解。</p><p><b>　　解得</b></p><p><b>　　同理</b></p><p>　　將第二個方程組對時間 t求導并合并同類項，得 </p><p>　　其中只有和兩個未知數(shù)，解得：</p>

27、<p><b>　　= </b></p><p>　　式中= 為科氏加速度。同理可得= - </p><p>　　2.4計算機源程序及注解</p><p>　　令的長度為L1, 的長度為L2，的長度為S1，滑塊A的位移為S，速度為V，加速度為a , 與X軸的夾角為J1，與X軸的夾角為J2，角速度為，的角速度為。的角加速度為e3.&

28、lt;/p><p><b>　　2.4.1源程序</b></p><p>　　#include<math.h></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#define PI 3.1415926</p><p><b>　　int i

29、;</b></p><p>　　float n1=220,m=6,z1=15,z2=58,Lo2o3=350,Lo2a=124.12;</p><p>　　float j1,j2,tanj2,S,Lo2a,Lo3a,w1,w2,w3,V,e3,akab,a;</p><p>　　PRINT(float j1)</p><p>　　

30、{ FILE *fp;</p><p>　　fp=fopen("d:\\nTB5.txt","a");</p><p>　　tanj2=(Lo2o3+Lo2a*sin(j1))/(Lo2a*cos(j1));</p><p>　　j2=atan(tanj2); /*j2為桿與水平線夾角,j1為桿逆時針

31、轉(zhuǎn)過角度*/</p><p>　　S=sqrt((Lo2o3)*(Lo2o3)+(Lo2a)*(Lo2a)+2*Lo2a*Lo2o3*sin(j1));</p><p>　　w1=2*PI*n1/(60);</p><p>　　w2=w1*z1/(z2);</p><p>　　w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/(S);

32、 /*搖桿的角速度*/</p><p>　　V=-w2*Lo2a*sin(j1-j2); /*滑塊A相對于桿的速度*/</p><p>　　e3=-(akab+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2))/(S); /*桿的角加速度*/</p><p>　　akab=2*V*w3;

33、 /*科氏加速度*/</p><p>　　a=（S*w3*w3）-（Lo2a*w2*w2*cos(j1-j2)）; /*滑塊A相對于桿的加速度*/</p><p>　　printf("%2d%12.3f%16.3f%16.3f%16.3f\n",i,(j1/(PI))*180,S,V,a);</p><p>　　fprint

34、f(fp,"%2d%12.3f%18.3f%18.3f%18.3f\n",i,(j1/(PI))*180,S,V,a);</p><p>　　fclose(fp);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　main()</b></p><p>　　{

35、FILE *fp;</p><p>　　if((fp=fopen("d:\\nTB5.txt","w+"))==NULL)</p><p><b>　　exit(0);</b></p><p>　　printf("NO:\t j1\t\t S\t\t V\t\t a\n\n");<

36、;/p><p>　　for(j1=0,i=1;j1<=2*PI;j1=j1+((5*(PI))/180),i++)</p><p>　　{ PRINT(j1);</p><p>　　if(i%20==0)</p><p>　　system("pause");</p><p><b>　　

37、}</b></p><p>　　fclose(fp);</p><p>　　system("pause");</p><p><b>　　}</b></p><p>　　2.4.2運行結(jié)果及圖形</p><p>　　2.5 用圖解法分析機構(gòu)的三個瞬時位置的運動，作出

38、相應(yīng)機構(gòu)位置圖、速度和加速度圖，并將圖解法的結(jié)果與解析法計算結(jié)果相比較。</p><p><b>　　三 實驗小結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我深刻的認識到了學習中的不足與問題。特別是在機構(gòu)運動分析過程中，我更是認識到了學習上的不足。在編程過程中頻繁的錯誤讓我傷透了腦筋。好在經(jīng)過努力此次任務(wù)終于完成了，看著幾十頁的勞動成果，心中不禁油然產(chǎn)生一

39、種成就感。</p><p>　　此次課程設(shè)計雖說一半是計算機工作一般人工勞作，但在數(shù)據(jù)的處理過程中卻起到了相得益彰的效果。比如在對滑塊的速度，加速度和位移的分析過程中雖然是采取計算機和人工計算兩種不同的處理方式，但其得出的結(jié)果卻差別不大，這充分說明了學習工作的多方法性，也教育我們不要拘泥于單一的思維方式，要用多重方法解決為題。</p><p>　　在設(shè)計的初始階段在變位齒輪變位系數(shù)的選擇過

40、程中必須要先假設(shè)一組變位系數(shù)，然后再對這組系數(shù)進行計算驗證，絕對不可只假設(shè)不驗證，若那樣就使得設(shè)計的機構(gòu)不能正常運作或容易毀壞，因此在實驗的過程中要時時注意驗證試驗結(jié)果，只有這樣才能保證設(shè)計成果的有效可行。</p><p>　　四 參考文獻 </p><p>　　1．朱如鵬主編。 《機械原理》。南京航空航天大學，2007.</p><p>　　2.《理論力