牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

1、牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)1、課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是繼機(jī)械原理課程之后獨(dú)立的設(shè)計(jì)課程。其目的是進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。使學(xué)生對(duì)于機(jī)構(gòu)分析與綜合的基本理論、基本方法有一個(gè)系統(tǒng)的完整的概念， 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力和使用計(jì)算機(jī)解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2、課程設(shè)計(jì)題目牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)或其他自選題目3、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)要求擬定和論證機(jī)器的主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)選定方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后完成設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ A4 紙） （如果在計(jì)算過(guò)程中借助

2、計(jì)算機(jī)計(jì)算，則需要打印源程序和計(jì)算結(jié)果、圖表結(jié)果）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)統(tǒng)一按林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（教務(wù)處下載專區(qū)里有下載）的格式要求撰寫(xiě)。課程設(shè)計(jì)包括，主體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。主體機(jī)構(gòu)由學(xué)生自定設(shè)計(jì)方案，齒輪機(jī)構(gòu)采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)方案。4、課程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備和注意事項(xiàng)在課程設(shè)計(jì)前要閱讀指導(dǎo)書(shū)，復(fù)習(xí)有關(guān)課程容，擬定主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案前要查閱有關(guān) 資料，觀看錄像片，了解各種機(jī)構(gòu)及其使用場(chǎng)合。圖1切削力圖2牛頭刨床機(jī)構(gòu)表1切削力P和許用傳動(dòng)角Y曲柄轉(zhuǎn)速 n(r/mi n)H=300mm 切削力P(N) 許用傳動(dòng)角YH=15lhnm切削力許用傳動(dòng)角Y-6017000400045°64900050&#

3、176;50004s 口728000so 口450045D75800050rs450045，、主體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主體機(jī)構(gòu)是指實(shí)現(xiàn)刨刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)方案由學(xué)生在作方案比較和論證的基礎(chǔ)上自選。1、主體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力要求(1)刨刀工作行程要求速度比較平穩(wěn)，空回行程時(shí)刨刀快速退回，機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)在1.2左右。(2)刨刀行程 H=300mn H=150mm曲柄轉(zhuǎn)速、切削力、許用傳動(dòng)角等見(jiàn)表1。(3)切削力P大小及變化規(guī)律如圖1所示，在切削行程的兩端留出一點(diǎn)空程。2、設(shè)計(jì)要求在滿足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力要求的條件下，每組擬出1個(gè)設(shè)計(jì)方案(可自己設(shè)計(jì)，也可從 3的建議中選取)，對(duì)選定的方案用圖

4、解法作一個(gè)一般位置的運(yùn)動(dòng)分析，包括機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，速度，加速度圖(要保留作圖痕跡)。3、主體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選擇A、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合B、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合C、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)D、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合E、雙曲柄機(jī)構(gòu)與對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合F、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組合G擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合4、利用解析法計(jì)算刨刀的位移s,速度v,加速度a的數(shù)學(xué)模型，并繪出刨刀的位移線圖，速度線圖和加 速度線圖（可借助計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)）。5、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定在對(duì)主體機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上，在滿足運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)8=0.15的條件下，用簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

5、選取主體機(jī)構(gòu)的曲柄為等效構(gòu)件，作用在曲柄上的驅(qū)動(dòng)力矩Md為常量，生產(chǎn)阻力為切削力 P,飛輪安裝在曲柄軸上，要求計(jì)算等效構(gòu)件10-12個(gè)等分位置及切削起始點(diǎn)和終點(diǎn)的等效阻力矩，并在圖紙上繪制等效阻力矩 Mr（H和等效驅(qū)動(dòng)力矩Md （。）線圖為曲柄的角位置），再繪制等效力矩作功線圖，從而求得最大盈虧功，用 簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J F 。6、畫(huà)圖圖紙上應(yīng)包括機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，速度和加速度運(yùn)動(dòng)分析圖，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的位置，速度，加速度線圖，等效阻力矩、驅(qū)動(dòng)力矩線圖，等效阻力矩作功及等效驅(qū)動(dòng)力矩作功圖。三、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)要求齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一采用圖1所示的設(shè)計(jì)方案，其參數(shù)按主體機(jī)構(gòu)中刨刀的行程選取

6、。電 機(jī)輸入轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)皮帶輪 di、d2及齒輪，Z1, Z2及Z3, Z4,驅(qū)動(dòng)主體機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī) 轉(zhuǎn)速，皮帶輪直徑以及齒輪的模數(shù)見(jiàn)表2。表2乩輪機(jī)梅設(shè)計(jì)仃美參數(shù)行程H (mm)<1;叫 <馬馬）電機(jī)轉(zhuǎn)述（' mi n）3 M3006 t mm)3.5 (mm)ISO902503 (mm)2 (in tti)U40齒輪1、2采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒輪3、4由于受力較大，擬采用正傳動(dòng)。嚙合角建議在22° -25°之間選取。2、設(shè)計(jì)方法、過(guò)程根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和曲柄轉(zhuǎn)速以及皮帶輪直徑，算出兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的總傳動(dòng)比，再按傳動(dòng)比先小后大的原則分配兩級(jí)傳動(dòng)比的大小。選擇齒數(shù)時(shí)

7、，為避免根切，一般應(yīng)滿足小齒輪的齒數(shù)大于17。計(jì)算時(shí)按教材中有關(guān)變?yōu)辇X輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟（Pi08）求出Xx=X3+x4, y, Ay。按小齒輪變位系數(shù)大，大齒輪變位系數(shù)小，或?yàn)榱愕脑瓌t分配變位系數(shù)X3 , X4,最后給出所有四個(gè)齒輪的尺寸并校核£ >1。注意當(dāng)大齒輪的變位系數(shù)選擇為零時(shí)，仍然需要齒頂消減，因此與標(biāo)準(zhǔn)齒輪不同，稱為零變位齒輪。四、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)建議用邊設(shè)計(jì)邊整理，最后匯集成冊(cè)的方法。容包括：1、設(shè)計(jì)題目2、主體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的擬定，各方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，以及方案的分析和論證。3、所有設(shè)計(jì)分析計(jì)算的基本過(guò)程，參數(shù)選擇，和計(jì)算結(jié)果，項(xiàng)目較多時(shí)應(yīng)列表。4、按要求繪制各種線

8、圖及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)草圖、簡(jiǎn)圖等。5-本次課程設(shè)計(jì)的小結(jié)一一包括收獲及建議，最重要的是提出所做方案尚須完善之所在。牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)1、課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是繼機(jī)械原理課程之后獨(dú)立的設(shè)計(jì)課程。其目的是進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。是學(xué)生對(duì)于機(jī)構(gòu)分析與綜合的基本理論、基本方法有一個(gè)系統(tǒng)的完整的概念， 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力和使用計(jì)算機(jī)解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)根據(jù)要求擬定和論證機(jī)器的主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)選定方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)根系，確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后完成設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

9、（ A4紙）。二、課程設(shè)計(jì)的方法和基本要求1、設(shè)計(jì)方法根據(jù)主體機(jī)構(gòu)可以選擇的幾種方案設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)主體機(jī)構(gòu)刨刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2、基本要求在滿足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力要求的條件下，每組擬出1 個(gè)設(shè)計(jì)方案，對(duì)選定的方案用圖解法作一個(gè)一般位置的運(yùn)動(dòng)分析，包括機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，速度，加速度圖。三、已知條件設(shè)計(jì)方家曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合曲柄轉(zhuǎn)速n(r/min)行程(150mm60切削力P (N)許用傳動(dòng)角400045四、選取設(shè)計(jì)方案1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖H圖3極限位置示意圖比例尺為1: 5且形成速度變化系數(shù) K (180o)/(180o)可得16o,即圖中角C1AC2在 ACC2 中設(shè) L1=a,L

10、2=b,AC1=x,e通過(guò)幾何關(guān)系得二80mmH 2 (b a)2 (b a)2 2(b a)(b a)cosb a xH2 x2 (x 2a)2 2x(x 2a)cosx(cos 1). H 2 x2 sin22b x a通過(guò)解析法求偏置曲柄滑塊的桿長(zhǎng)L1,L2和偏距e1.2由于刨刀工作行程要求速度比較平穩(wěn)，空回行程時(shí)刨刀快速退回，機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)在 左右O圖4按連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)選擇坐標(biāo)系Oxy如圖所示。按連桿定長(zhǎng)的原則可建立以下關(guān)系式:22,2(xc xb)(yc yB)b其中 B 點(diǎn)的坐標(biāo)值：xB a cos( oi),yB asin( o i)C 點(diǎn)的坐標(biāo)值：xC so

11、si,yCe將 B、 C 點(diǎn)的坐標(biāo)值代入式（1） ，并選取o 0,so 0 ，即可得到待求參數(shù)和給定運(yùn)動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式： 22222asi cos i 2aesin i （a e b ） si（ 2）令222R1 2a, R22ae, R3a e b（ 3）并代入式（2）中，可得2R1si cos iR2 sin i R3 si（ 4）式（4）有三個(gè)待求參數(shù)a, b, e , 應(yīng)按給定三組對(duì)應(yīng)位置（ i ,si ） 建立三個(gè)方程，為此若給定三組對(duì)應(yīng)位置（ i ,si ） （i 1,2,3）代入式（4）可得以下方程組2R1s1 cos 1 R2 sin 1R3s12R1s2 cos2R2 sin

12、2R3s2（ 5）2R1s3 cos3R2 sin 3R3s3由以上方程組可解出 R1,R2,R3,進(jìn)一步由式（3）解出a,b,e三個(gè)尺寸參數(shù)。得出 a 70mm,b 220mm,e 80mm五、運(yùn)動(dòng)分析1、對(duì)偏置曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)分析圖5解析法作曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析其中將偏(1)(2)(3)其中L1, L2分別為曲柄長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度，且長(zhǎng)度已連架桿知，Sc為滑塊的位移,距e看成常向量，由此得li I2 e sc分別向x軸和y軸投影得l icos 1 l2cos 2 Scl isin 1 12sin 2 e去連桿轉(zhuǎn)角 2 得c ,二 22 二、"2Sc 11cos 1, l1 e(l s

13、in 1)2elsin 12 由唯一確定，即e l1 sin 12 arctanSc l1 cos 1將式(1)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)一次及二次，可得到滑塊的速度及加速度方程VcScl11(sin1 cos 1 tan 2)acScl112(cos1 sin 1 tan 2)l2 ；(cos2 sin 2 tan 2)求連桿的角速度 2和角加速度2時(shí)，可將（1）式中的第二式對(duì)時(shí)間求一次及二次，可得11 cos 1 112 cos 22( 2tan 21 tan 1) 22、傳動(dòng)角的計(jì)算驗(yàn)證47o 45omin1戶 e、 cos ()b故最小傳動(dòng)角大于許用傳動(dòng)角，滿足機(jī)構(gòu)要求。六、運(yùn)動(dòng)曲線圖1、位移曲線TT

14、- 2£2 = 22014-承-L/gin*F * 2-eJ 4int xi工r2、速度曲線3、加速度曲線(TL 產(chǎn)sin 好)-2'Lfa'Sin(x)'(L23內(nèi)次)B200 -1 K>f) = IM-/我ICD ' WS -trcos(x)+ 八冬-1 -L1* 4j LlMinQ。3 + 2 e £J噌胤1)2 L小田cq5+ (-1&) + 2-L1 « sln(x) + (-1 LY' alrifx)2) 2-1 Lt-sin(x) +七、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定1、等效阻力矩變化曲線圖由等功率的運(yùn)算方法

15、可得MerPVcP Vc二 <x) = Lf cos(x) +- e? - L sinfxV + 2 e Lrsjnfx) < 三 70L2 - 22O,| 釬忸。zn>) = -1Lfsintx)2Kfl：2 L； e cosix) (L22 + 64 岸) + 2 L小 HnOQ +(7也用4n(用白)-22P 100014 /> - go-1m2、能量變化圖兀/103 兀/105 兀/107 兀/109 兀/1011兀/1013兀/1015兀/1017兀/1019兀/10Mer0-400-750-600-300-1002006009505003、Med的確定L ?

16、 60M <) +- Lf3 Sinn J)a + 3 « L r tlnurl 41 s 2L2畫(huà)| W周力 三 一1 工，siifx) +3IMp* |*50O |X回Jr. = 3.70413=3 7W13Jf = 473<e-6.31281 xd=6.M26T = .56267x. =>W731m. 6 5B2B7Inte grafef = -1.-B2D3B1Mg怎 5A&G3 mhJ . °r/itijm-2wJnfaW = 32 *9176= 307.66C23 = 990731= 10 37297mmq冏破= 51.B20MTH*-

17、IUX嚀四吃2± 10R125 + (-1 刁 / 211 miH)+ 上 4 岡fii2力了 * (-2L產(chǎn)+ (-1 冉 * 箝L(zhǎng)*t由圖用積分工具求得等效驅(qū)動(dòng)力矩Md 259 (Nm)根據(jù)圖像求出最大盈虧功 W 970 (J)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 Jf 900叫 1.7568(kgm2) nm八、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及曲柄的轉(zhuǎn)速，計(jì)算得到機(jī)構(gòu)的減速比1440r/min 2460r/mind2250mm皮帶：i皮帶 2.8d1 90mm1、減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算該減速機(jī)構(gòu)的減速傳動(dòng)比為 20,皮帶傳動(dòng)相對(duì)于齒輪的傳動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比, 并且摩擦順勢(shì)較大，傳動(dòng)效率低，所以相對(duì)

18、于皮帶傳動(dòng)，齒輪機(jī)構(gòu)完成減速更加好。為達(dá)到最終減速比，應(yīng)使得傳動(dòng)比有2.8* ids4 i取 ii2 12/5 i34 18/52520齒輪的基本參數(shù)為:編p模數(shù)齒數(shù)分度圓直徑（mrm壓力角（度）齒頂高 系數(shù)頂隙系數(shù)齒輪1225502010.25齒輪22601202010.25齒輪3215302010.25齒輪42541082010.25確定3、4齒輪的變位系數(shù)和:4.74mmX1 X2zz2 (inv inv )2tan ()確定中心距變位系數(shù)：d3 d430 10869mma' a cos , 71.54mm cos 'y ama 0.518mm確定齒頂高降低系數(shù)：y (x

19、i X2) y 4.22mm2、檢驗(yàn)齒輪是否符合要求r3d3215d4 r4254ra3 r3 h*m2 17ra4% h* m256a3r3cos20 arccosra333.99r4cos20 arccos25.02ra4341.62Z 3(tan a3 tan ) Z4(tan a tan )同理12Z1(tan a1 tan ) Z2(tan a2tan )21.69設(shè)計(jì)的牛頭刨床符最終解得 >1,所以滿足課設(shè)所給要求。由于齒輪的傳動(dòng)比也滿足, 合要求。九、設(shè)計(jì)心得和總結(jié)經(jīng)過(guò)近兩周的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，終于完成了牛頭刨床的全部設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)讓我很好地溫習(xí)了機(jī)械原理這本書(shū)，并解決了一些在機(jī)械原