課程設計--牛頭刨床的設計

1、<p><b>　　機械原理</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目：牛頭刨床的設計</p><p>　　機構位置編號：1，7</p><p><b>　　方案號：Ⅱ</b></p><p>&

2、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　一 導桿機構的運動分析</p><p><b>　　機構的運動簡圖</b></p><p>　　機構在位置1的速度及加速度分析</p><p>　　機構在位置7的速度及加速度分析</p><p><b>　　刨頭的運動線圖

3、</b></p><p>　　二 導桿機構的動態(tài)靜力分析</p><p>　　在位置1 7處各運動副反作用力</p><p>　　在位置1 7處曲柄上所需的平衡力矩</p><p><b>　　三 飛輪設計</b></p><p>　　安裝在軸O2上的飛輪轉動慣量JF的

4、 確定</p><p><b>　　四 凸輪機構設計</b></p><p><b>　　凸輪基本尺寸的確定</b></p><p&

5、gt;<b>　　凸輪實際廓線的畫出</b></p><p><b>　　五 齒輪機構的設計</b></p><p>　　齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定</p><p>　　齒輪傳動的嚙合圖的繪制 一 導桿機構的運動分析</p><p><b>　　機構的運動簡圖<

6、;/b></p><p><b>　　`</b></p><p>　?。?）機構在位置1的速度及加速度分析</p><p><b>　　速度分析</b></p><p><b>　　A點的速度分析圖</b></p><p>　　有：VA4 = VA

7、3 + VA4A3 </p><p>　　ω2=2πn/60=2π×64÷60＝6.702 rad/s</p><p>　　VA3= LO2A * ω2＝0.603 m/s</p><p>　　由圖可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s</p><p>　　由于V A4/ V B4 =l o4

8、A/l o4B 所以V B4 =0</p><p>　　有 VC6 = VB 4+ VC6B4 </p><p>　　分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0</p><p><b>　　II加速度分析</b></p><p>　　有aA4 = aA3 + aA4A3 </p>

9、;<p>　　aτA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 </p><p>　　其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0</p><p>　　aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）</p><p>　　=4.043m2/s</p><p>

10、　　a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0</p><p>　　ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0</p><p>　　由圖分析：a τA4 = a n A3 = 4.043m2/s</p><p>　　aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=6.896m2/s</p><p>

11、;　　anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s</p><p>　　aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B 4+ a n C6B4</p><p>　　由速度分析可知：anC6B4=0</p><p>　　所以aC6= aτB+ anB +aτC6B4+ anC6B4</p><p&g

12、t;　　由圖分析：aτC6B4=1.800 m2/s</p><p>　　aC6=6.200m2/s</p><p>　　（3）機構在位置7的速度及加速度分析</p><p><b>　　I.速度分析</b></p><p>　　機構在位置7的速度多邊形</p><p>　　有：VA4 = VA3

13、 + VA4A3 </p><p>　　ω2=2πn/60=6.702rad/s</p><p>　　VA3= LO2A * ω2=0.603 m/s</p><p>　　由圖可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s</p><p><b>　　可得</b></p>&l

14、t;p>　　有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s.</p><p>　　又有 VC6 = VB4+ VC6B4 </p><p>　　由圖分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/s</p><p><b>　　II.加速度分析</b><

15、;/p><p>　　有aA4 = aA3 + aA4A3 </p><p>　　aτA4 + a n A4 = anA3 + aτA3+ ar A4A3 + a KA3 </p><p>　　其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/s</p><p>　　anA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 /

16、（90*10-3）</p><p><b>　　=4.04m2/s</b></p><p><b>　　aτA3 =0</b></p><p>　　a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0.793m2/s</p><p>　　由圖分析：ar A4A3=2.700m2/s

17、</p><p>　　aτA4 = 2.700m2/s</p><p>　　aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B4 + a n C6B4</p><p>　　其中aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=4.110m2/s</p><p>　　anB4/ anA4 = LO4B/LO4A

18、所以anB4=0.318 m2/s</p><p>　　anC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s</p><p>　　由圖分析：aτC6B4=1.700m2/s</p><p>　　aC6=4.100m2/s</p><p>　?。?）刨頭的運動線圖</p><p>　　由計算得刨頭C在各個位置對應位

19、移 速度 加速度，將其依次連接，構成圓滑的曲線，即得刨頭C的運動線圖。</p><p><b>　　刨頭線圖如下： </b></p><p>　　二 導桿機構的動態(tài)靜力分析</p><p>　　在位置1處各運動副反作用力 桿組Ι受力分析圖</p><p>　　由于在一位置時桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用，力分析圖如下

20、：</p><p>　　由此時aC=6.599 m2/s,</p><p>　　∴Fs=m×aC=80×6.599=527.928N</p><p><b>　　G6=800N</b></p><p><b>　　由此得來力多邊形</b></p><p>

21、<b>　　力多邊形如圖：</b></p><p>　　由上得Fn=827.9N, F45=528.7N</p><p><b>　　桿組Ⅱ受力分析圖</b></p><p>　　5桿為二力桿，故受力相反。</p><p>　　有F54=528.7N,</p><p>　　a

22、B4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0+6.8962）1／2=6.896 m2/s</p><p>　　∴aS= aB4×0.5=3.448 m2/s</p><p>　　FS=-m* aS=-22*3.448=75.86N</p><p>　　∵角加速度α= aτB4/L O4B=6.896÷0.58=11.89rad／s2<

23、;/p><p>　　慣性力偶M=-Jα=-14.268N*m</p><p>　　由對點O4求矩得F 24=384.47N</p><p><b>　　故力多邊形為：</b></p><p><b>　　由力多邊形得</b></p><p>　　FO4=268.1N</p&

24、gt;<p><b>　　桿組Ⅲ的受力分析</b></p><p>　　在位置7處各運動副反作用力</p><p>　　由于在一位置時桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用</p><p><b>　　桿組Ι受力分析圖</b></p><p>　　由此時aC=4.138m2/s,</p>

25、;<p>　　∴Fs=m×aC=80×4.138=331N</p><p>　　G6=800N P=9000N</p><p><b>　　由此得來力多邊形</b></p><p>　　由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N</p><p><b>　　桿

26、組Ⅱ受力分析圖</b></p><p>　　5桿為二力桿，故受力相反。</p><p>　　有F54= F45 =8973.2N,</p><p>　　aB4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0.3182+4.112）1／2=4.12 m2/s</p><p>　　∴aS= aB4×0.5=2.06 m2/s

27、</p><p>　　FS=-m* aS=-22*2.06=45.32N</p><p>　　∵角加速度α= aτB4/L O4B=4.11÷0.58=7.086rad／s2</p><p>　　慣性力偶M=-Jα=8.5034N*m</p><p>　　由對點O4求矩得F 24=4866.4N</p><p&g

28、t;<b>　　故力多邊形為：</b></p><p><b>　　由力多邊形得</b></p><p>　　FO4=4031.3N</p><p><b>　　桿組Ⅲ的受力分析</b></p><p>　　F42=F24= 4866.4 N </p><

29、;p>　　(3)曲柄上所需的平衡力矩</p><p><b>　　在位置1處</b></p><p>　　由于力與桿件方向相同，所以力偶M=0</p><p><b>　　在位置7處</b></p><p>　　F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113

30、.35 N*m</p><p><b>　　三 飛輪設計</b></p><p>　　安裝在軸O2上的飛輪轉動慣量JF</p><p>　　由圖可得最大盈虧功【W(wǎng)】=3589 J</p><p>　　四 凸輪機構的設計</p><p>　　1求擺動從東件凸輪的運動規(guī)律</p>&l

31、t;p>　　由擺桿9做等加速等減速運動，及角角加速度ε與角度δ的關系可得：</p><p>　　設：δ在0—35度時： ε=a;</p><p>　　δ在35—70 度時： ε=-a;</p><p>　　δ在70—80度時： ε=0</p><p>　　δ在80—115度時： ε=-a</p>

32、;<p>　　δ在115—150度時： ε=a</p><p><b>　　那么：</b></p><p>　　δ在0—35度時： dψ=aδ</p><p>　　δ在35—70 度時： dψ=70a-aδ</p><p>　　δ在70—80度時： dψ=0</p>

33、<p>　　δ在80—115度時： dψ=-aδ+80a</p><p>　　δ在115—150度時： dψ=aδ-150a</p><p>　　得：δ在0—35度時： ψ=</p><p>　　δ在35—70 度時： ψ=-+70aδ-1225a</p><p>　　δ在70—80度時：

34、ψ=1225a</p><p>　　δ在80—150度時： δ—ψ 圖像與δ在0—70度時的圖像關于δ=75對稱。</p><p>　　由以上計算可得 =1225a= a=0.0122</p><p>　　由公式得出如下數(shù)據(jù)關系</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)畫出從動桿運動線圖｜</p><p><b&

35、gt;　　2求凸輪基圓半徑</b></p><p>　　通過作圖法求出基圓半徑=60mm,再做出凸輪的理論和實際廓線。</p><p><b>　　五 齒輪機構的設計</b></p><p><b>　　Z2齒輪齒數(shù)的確定</b></p><p>　　由齒輪的傳動情況可得：</p&

36、gt;<p>　　= 得 ==480(rad/s)</p><p>　　= 得==192(rad/s)</p><p>　　= 得 = =39</p><p>　　齒輪副-的變位系數(shù)的確定</p><p><b>　　有圖可知：</b></p><

37、p>　?。絩 sinα=mzsinα/2</p><p><b>　　=</b></p><p>　　代入不根切的幾何條件式 </p><p><b>　　≤得</b></p><p><b>　　x≥ </b></

38、p><p>　　于是得出不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)為</p><p>　　= </p><p>　　當α=,z=13時，有 </p><p>　　=0.24, =-0.24

39、

40、 </p><p><b>　　

41、，齒輪數(shù)據(jù)的確定</b></p><p><b>　　畫出齒輪副-</b></p><p>　　由計算結果，利用CAD二次開發(fā)軟件，畫出兩個齒輪，然后組裝為齒輪嚙合圖，并作標注。</p><p><b>　　課程設計感想</b></p><p>　　機械設計是我們機械專業(yè)的專業(yè)基礎課，是

42、一門理論和實踐相結合的課程。課程設計就是要把我們平時所學的理論知識用于實踐，既是對我們所學知識的檢驗，也是讓我們更叫熟悉課堂上學到的東西。</p><p>　　牛頭刨床的課程設計幾乎包含了我們本學期所學的所有重點內(nèi)容的實踐知識，從速度，加速度和受力分析，到飛輪的計算，再到凸輪齒輪的設計，讓我們在設計的過程中對平時所學知識的認識有所加深。桿件的速度，加速度和受力的分析中，我深刻地體會到做學問要一絲不茍，因為在眾多的

43、因素中，少考慮了一項的話，就會給整個設計帶來根本性的錯誤。另外，作圖的準確性也直接影響了結果的準確性。</p><p>　　在凸輪的設計過程中，對運動和受力要求，要能準確理解其在設計過程的哪個環(huán)節(jié)代表什么意義。首先，準確的計算是設計的基礎，在凸輪中要根據(jù)等加速度和等減速度的要求求出擺角和行程角的關系。這其中可以利用EXCEL軟件求出很多分點的數(shù)值，對后面設計的準確性有很大的幫助。在確定凸輪基圓時，我本想用解析法，

44、即把書上的基圓半徑的公式換成角度關系，但發(fā)現(xiàn)簡單的替換是不正確的，我通過在網(wǎng)上搜索相關資料，發(fā)現(xiàn)有很多關于快速準確求出凸輪基圓半徑的論文。但大多數(shù)給出的解析公式都包含凸輪中心到擺桿中心的距離這個量，而在本課程設計中，這是一個待求量，所以我選擇了作圖法。</p><p>　　在設計齒輪時，我先通過設計要求求出齒數(shù)和變位數(shù)，在求出一些基本量。在畫齒輪圖時，我想起在參加機械創(chuàng)新大賽時，一個學長做過在PROE中的齒輪二次

45、開發(fā)函數(shù)，于是經(jīng)過搜索，我發(fā)現(xiàn)經(jīng)過安裝二次開發(fā)的CAXA可以由齒數(shù)，模數(shù)和變位數(shù)直接畫出齒輪圖，而且和我計算的基本量的尺寸一樣。于是我將圖導入CAD再進行組合布圖，就很方便的得出了齒輪的嚙合圖。其實在整個產(chǎn)品開發(fā)中，主要精力在產(chǎn)品的構思和結構設計上，至于出圖，應該是個體力活，因此，多掌握一些畫圖軟件和畫圖技巧可以大大減少工作量。</p><p>　　另外，真正的產(chǎn)品設計是一個十分復雜的過程，團隊的協(xié)作也很有必要，