牛頭刨床課程設(shè)計

1、07屆機(jī)制專升本班一班 馬立洋機(jī) 械 原 理 課 程設(shè) 計 說 明 書系部名稱: 機(jī)電系 專業(yè)班級: 07機(jī)制專升本1班姓 名： 馬立洋 學(xué) 號: 11批 閱 教 師 簽 字批閱日期 目 錄概 述3設(shè)計項目1設(shè)計題目42機(jī)構(gòu)簡介43設(shè)計數(shù)據(jù)4設(shè)計內(nèi)容1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計52.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計123.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計17設(shè)計體會20參考文獻(xiàn) 21 附 圖 - 22 -概 述一、機(jī)構(gòu)機(jī)械原理課程設(shè)計的目的：機(jī)械原理課程設(shè)計是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計的訓(xùn)練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其基本目的在于：（）進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決有關(guān)本課程實際

2、問題的能力。（）使學(xué)生對于機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)的分析設(shè)計有一較完整的概念。（）使學(xué)生得到擬定運動方案的訓(xùn)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。（）通過課程設(shè)計，進(jìn)一步提高學(xué)生運算、繪圖、表達(dá)、運用計算機(jī)和查閱技術(shù)資料的能力。二、機(jī)械原理課程設(shè)計的任務(wù)：機(jī)械原理課程設(shè)計的任務(wù)是對機(jī)械的主體機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)以及其他機(jī)構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計和運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計凸輪、齒輪；或?qū)Ω鳈C(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計任務(wù)，繪制必要的圖紙，編寫說明書。三、械原理課程設(shè)計的方法：機(jī)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。圖解法幾何概念

3、較清晰、直觀；解析法精度較高。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，本設(shè)計主要應(yīng)用圖解法進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計名稱壓床機(jī)構(gòu)一 機(jī)構(gòu)簡介：機(jī)構(gòu)簡圖如下所示： 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如上圖所示。電動機(jī)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(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)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(jī)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)效率。因此，刨床采用具有急回特性的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動

4、螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。二 設(shè)計數(shù)據(jù)：各已知數(shù)據(jù)如下圖所示，未知數(shù)據(jù)可有已知數(shù)據(jù)計算求得設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計符號單位r/minmmmm 方案64350905800.3 lo4b 151351606115701070設(shè)計內(nèi)容齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計符號單位r/minmmmm方案144040131610030064三 設(shè)計內(nèi)容：第一節(jié) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計要求概述： 已知曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，各構(gòu)件尺寸，且刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端頭b所作圓弧的平分線上。要求作機(jī)構(gòu)的運動簡圖，并作機(jī)構(gòu)一個位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖，畫在 2號圖紙

5、上。 10位置的機(jī)構(gòu)簡圖：計算過程：由已知數(shù)據(jù)n2=64r/min得2=264/60(rad/s)= 6.7rad/s .1、求c點的速度：確定構(gòu)件3上a點的速度：構(gòu)件2與構(gòu)件3用轉(zhuǎn)動副a相聯(lián)，所以a3=a2。又a2=2lo2a =0.96.7=0.6m/s求的速度： 選取速度比例尺 ：v=0.023(m/s)/mm; a4 = a3 + a4a3 方向： bo4 ao2 bo4 大?。?？ ？ 用圖解法求解如圖1：式中a3、a4表示構(gòu)件3和構(gòu)件4上 a點的絕對速度，a4a3表示構(gòu)件4上a點相對于構(gòu)件3上a點的速度，其方向平行于線段bo4，大小未知；構(gòu)件4上a點的速度方向垂直于線段bo4，大小

6、未知。在圖上任取一點p，作a3 的方向線pa3 ，方向垂直于ao2，指向與2的方向一致，長度等于a3/v，（其中v為速度比例尺）。過點p作直線垂直于bo4 代表a4的方向線，再過a3作直線平行于線段bo4 代表a4a3的方向線這兩條直線的交點為a4，則矢量pa4和a3a4分別代a4和a4a3 。由速度多邊形得：3 求bo 4的角速度：曲柄位于起點1時位置圖如設(shè)計指導(dǎo)書圖（1）：此時為：將曲柄圓周作12等分則當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到1位置時，如圖（1）： 桿bo 4的角速度：=va4/= rad/s =1.75 rad/s桿bo 4的速度v4:v4= =1.751.54m/s=0.9431m/s 求c點的速度

7、c：c = b + cb方向： x-x bo4 bc 大?。?？ 4lo4b ？速度圖見圖2：式中c 、b 表示點的絕對速度。cb表示點c相對點b的相對速度其方向垂直于構(gòu)件cb，大小未知，點c的速度方向平行于x-x，大小未知，圖上任取一點p作代表b的矢量pb其方向垂直于bo4指向于轉(zhuǎn)向相反，長度等于（為速度比例尺）。過點p作直線平行于x-x，代表c的方向線，再點b作直線垂直于bc代表cb的方向線，這兩方向線的交點為c則矢量pc和bc便代表 c、cb。則c點的速度為：c=vpc =v 40 = 0.92 m/scb=vcb=v 5 = 0.115 m/s2、求c點的加速度： 求aa2：因曲柄勻速

8、轉(zhuǎn)動：故 選取加速度比例尺：a=0.15（m/s2）/mm 求aa4：方向: bo4 bo4 ao2 bo4 bo4 大小： ？ ？加速度見下圖：式中是的切向和切法向加速度，是點a4相對于a3的相對加速度，但由于構(gòu)件3與構(gòu)件4構(gòu)成移動副，所以故其方向平行于二構(gòu)件相對移動方向，即平行于bo4,大小未知，為哥氏加速度，它的大小為，其中為相對速度和牽連角速度矢量之間的夾角，但是對于平面運動，的矢量垂直于運動平面而位于運動平面內(nèi)，故，從而哥氏加速度的方向是將沿的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)（即圖中的方向）。在上面的矢量方程中只有的大小未知，故可用圖解法求解。如右圖，從任意極點連續(xù)作矢量代表；再過作垂直于線段bo4 ，大

9、?。蝗缓笤龠^作bo4的平行線，代表的方向，過作垂直于bo4，的直線，代表的方向線，它們相交點則矢量代表。3 求b點加速度：構(gòu)件4的角加速度bo4為： 4 求c點的加速度：方向： x-x bo4 bo4 cb cb 大小: ？ lbo4bo4 ？ 0.090m/s2加速度圖見下圖：式中，表示點c相對點b的法向加速度其方向為從c指b；表示點c相對點b的切向加速度，其方向垂直于cb。又因速度多邊形已作出，所以上式法向加速度可求出（c點作水平運動，故c點的法向加速度為0）。僅有的大小未知，同樣可以用圖解法求解。如右圖，在圖上任取一點作代表，方向為平行于bo4并從b指向o4，長度為，（其中為加速度比例尺

10、）。過作代表，方向垂直于bo4，長度為，連接，它表示，再過過作代表，方向平行cb并從c指向b，長度為過作垂直于cb代表的方向線又從作平行于x-x的方向線，兩線交點為，則矢量便代表。3、此時c點位置如下圖：選取長度比例尺為：則：此時c點的位移為：第二節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求概述： 已知擺桿9作等加速等減速運動，要求確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，將凸輪實際輪廓 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求概述畫在2號圖紙上。 該凸輪機(jī)構(gòu)的從動件運動規(guī)律為等加速等減速運動。各數(shù)據(jù)如表：符號maxlo9dlo9o2ro rts單位 mm 數(shù)據(jù)15. 125 1506115 75 10 75 2.由以上給定

11、的各參數(shù)值及運動規(guī)律可得其運動方程如下表： 推程02o /2 回程o+so+s+o/2=24*/(25*)=/12-24（-17/36）2/25=96/25 =-96（-17/36）2/25=192/25=-192/25推程o /2o回程o+s+o/2o+s+o=/12-24（5/12-）2/25=24（8/9-）2/25=96（5/12-）2/12=-96（8/9-）2/25=-192/25=192/253.依據(jù)上述運動方程繪制角位移、角速度、及角加速度的曲線：（1）、角位移曲線：、取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺 =1.25/mm和螺桿擺角的比例尺=0.5/mm在軸上截取線段代表，過3點做橫軸的垂線，并在

12、該垂線上截取33代表(先做前半部分拋物線).做03的等分點1、2兩點，分別過這兩點做軸的平行線。 、將左方矩形邊等分成相同的分?jǐn)?shù),得到點1和2 。、將坐標(biāo)原點分別與點1,2,3相連,得線段o1,o2和03,分別超過1,2,3點且平行與軸的直線交與1,2和3.、將點0,1,2,3連成光滑的曲線,即為等加速運動的位移曲線的部分,后半段等減速運動的位移曲線的畫法與之相似. (2)角速度曲線:、選凸輪轉(zhuǎn)角比例尺=1.25/mm和角速度比例尺=0.0837(rad/s)/mm,在軸上截取線段代表。由角速度方程可得=o/2, = max ,求得v換算到圖示長度,3點處=0/2,故max位于過3點且平行與軸

13、的直線.由于運動為等加速、等減速,故連接03即為此段的角速度圖,下一端為等減速連接36即為這段角速度曲線。其他段與上述畫法相同,只是與原運動相反。(3)角加速度曲線:選取與上述相同的凸輪轉(zhuǎn)角比例尺=1.25/mm和角加速度比例尺 =0.8038(rad/s)/mm在軸上截取線段代表。由角加速度方程求的角加速度.因運動為等加速,等減速,故各段加速度值也相同,只是方向相反.13段為加速段為正值,軸上取做平行于13的直線段即為1、3段的加速度，其余各段與3做法相似。序號偏角0011.87527.5313.125415515613.12577.581.87590作擺動從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計：設(shè)計原理設(shè)

14、計凸輪輪廓依據(jù)反轉(zhuǎn)法原理。即在整個機(jī)構(gòu)加上公共角速度（）（為原凸輪旋轉(zhuǎn)角速度）后，將凸輪固定不動，而從動件連同機(jī)架將以（）繞凸輪軸心逆時針方向反轉(zhuǎn)，與此同時，從動件將按給定的運動規(guī)律繞其軸心相對機(jī)架擺動，則從動件的尖頂在復(fù)合運動中的軌跡就是要設(shè)計的凸輪輪廓。 設(shè)計凸輪輪廓： 、繪制凸輪的理論輪廓線既滾子軸心實際輪廓 將 曲線圖（如圖（1）的推程運動角和回程運動角個分成4等份，按式求個等分點對應(yīng)的角位移值：1=1*11，1=2*22，的數(shù)值見表（1）。 選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺l定出o2和o9的位置（選取l=0.002m/mm）。以o2為圓心，以r0/l為半徑，作圓，再以以o2為圓心，以rb/l為半

15、徑作基圓。以o9為圓心，以l oo9d/l為半徑，作圓弧交基圓與do（do）。則o9do便是從動件的起始位置，注意，要求從動件順時針擺動，故圖示位置do位于中心線o2o9的左側(cè)。 以o2為圓心，以l oo9 o2/l為半徑作圓，沿（-）即為逆時針方向自o2o9開始依次取推程運動角0=75，遠(yuǎn)休止角s=10，回程運動角 o=75和遠(yuǎn)休止角s=200,并將推程和回程運動角各分成4等份,得o91 ,o92, o93o99各點。它們便是逆時針方向反轉(zhuǎn)時，從動體軸心的各個位置。 分別以o91 ,o92, o93o99為圓心，以l o9d/e為半徑畫圓弧，它們與基圓相交于d1 ，d2 ，d3d9，并作d1

16、o91d1，d2o9rd分別等于擺桿角位移1，2，3。并使o91d1= o91 d1，o92d2= o92d2，則得d1，d2，d9（與d9重合）各點，這些點就是逆時針方向反轉(zhuǎn)時從動件擺桿端滾子軸心的軌跡點。 將點d1，d2，d9連成光滑曲線。連成的光滑曲線便是凸輪的理論輪廓，亦即為滾子軸心的輪廓軌跡。b、繪制凸輪的實際輪廓： 在上述求得的理論輪廓線上，分別以該輪廓線上的點為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列滾子圓。 作該系列圓的內(nèi)包絡(luò)線，即為凸輪的實際輪廓，如圖。c、校核輪廓的最小曲率半徑min：在設(shè)計滾子從動件凸輪的工作輪廓時，若滾子半徑rt 過大，則會導(dǎo)致工作輪廓變尖或交叉。在理論輪廓線上

17、選擇曲率最大的一點e，以e為圓心作任意半徑的小圓，再以該圓與輪廓的兩個交點f和g為圓心，以同樣半徑作兩個小圓，三個小圓相交于h、i、j、k四點；連hi、jk得交點c，則c點和長度ce可近似地分別作為理論輪廓上的曲率中心和曲率半徑min。由圖可知，cert，故該凸輪輪廓的最小曲率半徑min符合要求。第三節(jié) 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計：一 、設(shè)計要求： 計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。1、齒輪機(jī)構(gòu)的運動示意圖2、已知各數(shù)據(jù)如表：符號n0z1d0d0m12m01單位r/minmmmmr/min數(shù)據(jù)14401010030063.560二、計算過程：因為no/no=do/d

18、o 得no=480r/min (20) (40)(10)(40)分度圓直徑7014060240基圓直徑65.7131.556.4225.5齒頂圓直徑7714778.3245.7齒根圓直徑61.3131.351.3218.7分度圓齒厚5.55.511.77.1分度圓齒距10.910.918.818.8中心距105150 得 三、繪制嚙合圖 齒輪嚙合圖是將齒輪各部分按一定比例尺畫出齒輪嚙合關(guān)系的一種圖形.它可以直觀的的表達(dá)一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù),并可借助圖形做必要的分析。(1) 漸開線的繪制: 漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制,如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下: 按齒輪幾何尺寸計算公式計算出各圓直徑: do” ，dob，d oa，d of，畫出各相應(yīng)圓,因為要求是標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合,故節(jié)圓與分度圓重合. 連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點為節(jié)點p,過節(jié)點p作基圓切線,與基圓相切與n1,則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段 將線段分成若干等份：、 根據(jù)漸開線特性，圓弧長不易測得，可按下式計算n10弧所對應(yīng)弦長： 代入數(shù)據(jù)： 按此弦長在基圓上取0點。