機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　說 明 書</p><p><b>　　學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院</b></p><p><b>　　年級(jí)： </b></p><p><b>　　專業(yè)</b></p><

2、;p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)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(shè)計(jì)任務(wù)3</b></p><p><b>　　三.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4</b></p><p><b>　　四.設(shè)計(jì)要求4</b></p><p>　?。ㄒ唬⑦\(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)4</p><p>　?。ǘ?、確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸4</p><p>

4、;　?。ㄈ?、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析5</p><p>　?。ㄋ模?、對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析5</p><p>　?。ㄎ澹?、數(shù)據(jù)總匯并繪圖5</p><p>　　五.設(shè)計(jì)方案選定5</p><p>　?。ㄒ唬?、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析6</p><p>　　1.10點(diǎn)速度,加速度分析6<

5、/p><p>　　（二）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析10</p><p>　?。ㄈX輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析12</p><p>　　六、課程設(shè)計(jì)總結(jié).13</p><p><b>　　七、心得體會(huì)13</b></p><p><b>　　一、概述</b></p>&l

6、t;p><b>　　1．課程設(shè)計(jì)的題目</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)的題目是：牛頭刨床的主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).</p><p>　　2．課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的 </p><p><b>　　1）任務(wù)：</b></p><p>　　1 牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定；</p>

7、;<p>　　2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；</p><p>　　3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析；</p><p><b>　　4.飛輪設(shè)計(jì)；</b></p><p><b>　　5.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　2）目的：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)能力

8、的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法，其中包括選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等，并進(jìn)一步提高計(jì)算、分析，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。</p><p>　　.3．

9、課程設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　牛頭刨床的主傳動(dòng)的從動(dòng)機(jī)構(gòu)是刨頭，在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，要滿足所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要能使牛頭刨床正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程要有急回運(yùn)動(dòng)的特性，以及很好的動(dòng)力特性。盡量是設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用，能很好的 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)功能。</p><p>　　二.機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)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(jī)床，如圖4-1。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用

11、空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中沒有畫出），使工作臺(tái)連同工件一次進(jìn)級(jí)運(yùn)動(dòng)，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(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。</p><p&g

12、t;　　設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 見表4-1</p><p><b>　　1）</b></p><p><b>　　2)選擇設(shè)計(jì)方案：</b></p><p><b>　　方案特點(diǎn)：</b></p><p>　　1、結(jié)構(gòu)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(diào)整；</p><p>　　4、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角恒為90度，傳動(dòng)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈較長，傳動(dòng)間隙較大；</p><p>

14、　　7、中間移動(dòng)副實(shí)現(xiàn)較難。 </p><p>　　三.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟</p><p>　　1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡圖</b></p><p>　　2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)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(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)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(diǎn)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(gòu)件作為研究對(duì)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(diǎn)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(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)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(gòu)件重合點(diǎn)

22、A為研究對(duì)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(gòu)件為研究對(duì)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(diǎn)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(jié)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(duì)運(yùn)動(dòng)的圖解法作該兩個(gè)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(jié)果列入表格（1-2）</p><p><b>　　表格 1-1</b></p&g

27、t;<p>　　（二）、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分析</p><p>　?。ㄒ唬┮阎獥l件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p>　　1、已知：擺桿９為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角Φ，遠(yuǎn)休止角Φs，回程運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的基

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

29、<p>　　2）、再以O(shè)2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉(zhuǎn)軸圓；</p><p>　　3）、在轉(zhuǎn)軸圓上O2右下方任取一點(diǎn)O9;</p><p>　　4）、以O(shè)9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點(diǎn)。O9D即為擺動(dòng)從動(dòng)件推程起始位置，再以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程、近休，這四個(gè)階段。再以11.6°對(duì)推程段

30、等分、11.6°對(duì)回程段等分（對(duì)應(yīng)的角位移如下表所示），并用A進(jìn)行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸圓山的一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)即為擺桿再反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的點(diǎn)，然后以各個(gè)位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)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(diǎn)的位置，再用光滑曲線把各個(gè)點(diǎn)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(jì)凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為A點(diǎn)）；以A點(diǎn)位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點(diǎn)；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個(gè)小圓分別交于D、E、F、G四個(gè)點(diǎn)處，如下圖9所示；過D、E兩點(diǎn)作直線，再過F、G兩點(diǎn)作直線，兩直線交于O點(diǎn)，則O點(diǎn)近似為凸輪廓線上A點(diǎn)的曲率中心，曲率半徑；此次設(shè)計(jì)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(gè)方向考慮：幾何因素——應(yīng)保證凸輪在各個(gè)點(diǎn)車的實(shí)際輪廓曲率半徑不小于 1~5mm。對(duì)于凸輪的凸曲線處，</p><p>　　對(duì)于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用

33、考慮，因?yàn)樗粫?huì)發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設(shè)計(jì)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(yīng)用公式：；力學(xué)因素——滾子的尺寸還受到其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)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?、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　已知 電動(dòng)機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)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(dòng)。</p><p><b>　　1、分析過程</b></p><p>　?。?）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>　　（2）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(shè)計(jì)總結(jié)</b></p&g

36、t;<p>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程，應(yīng)該懂得理論基礎(chǔ)的應(yīng)用，結(jié)合老師所交的理論內(nèi)容，不斷地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行嘗試和創(chuàng)新，把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的每一點(diǎn)要求，認(rèn)真做好總結(jié)和反復(fù)分析的邏輯思維。</p><p><b>　　七、心得體會(huì)</b></p><p>　　真正的，成功的背后需要我們?yōu)橹冻龊艽蟮呐?。通過這幾天的奮斗，在老師悉心的指導(dǎo)下，在同學(xué)們的密切配合下，我們的機(jī)械原

37、理課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)可能還有不少的錯(cuò)誤和誤差，但心中還是無比的喜悅。以后會(huì)繼續(xù)努力，永不言棄。</p><p>　　在這幾天中，我有很多的體驗(yàn)，同時(shí)也有我也找到許多的毛病，比如：專業(yè)知識(shí)的不能熟練應(yīng)用，作圖時(shí)不圖不是太合理。但是通過這次實(shí)踐設(shè)計(jì)，我覺得我的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力有了很大的突破。</p><p>　　人生中會(huì)遇到很多的問題和坎坷，無論它們有