機(jī)械原理課程設(shè)計+牛頭刨床

1、目 錄1. 設(shè)計題目.32. 牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介.33.機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù).44. 設(shè)計內(nèi)容.55. 體會心得.156. 參考資料.16 附圖1： 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析與動態(tài)靜力分析 附圖2： 擺動從計動件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 附圖3：牛頭刨床飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動靜態(tài)分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m2724301108100.36 lo4B0.5 lo4B1804022062080001001.2飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計無齒輪任務(wù)dnoz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jocmaxlo9Da

2、FFsFr/minkg.m28mm80.1614401519500.50.30.20.215130427510654、設(shè)計內(nèi)容.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析1).選取長度比例尺µ，作出機(jī)構(gòu)在位置4 的運動簡圖。 如一號圖紙所示，選取µ=l/OA（m/mm)進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實際長度，OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意µ的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機(jī)構(gòu)運動完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2.)求原動件上運動副中心A的v和a v= l 0.829m/s式中vB點速度（m/s） 方向丄AOa= l=6.247

3、m/s式中aA點加速度（m/s）,方向A O3.解待求點的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對運動與牽連運動和相對運動關(guān)系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點的速度矢量方程 根據(jù)平面運動的構(gòu)件兩點間速度的關(guān)系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件、上瞬時重合點（，）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程：v+ v方向：丄丄AO大?。?？ l？（）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點，取矢量pa代表v,則速度比例尺µ（m s/mm）µ=0.002 ms/mm（）作速度多邊形，求出、根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v (m

4、/s)為v=µpa=0.829m/s= v/ l=1.3rad/s其轉(zhuǎn)向為順時針方向。=l=0.612 m/sB點速度為，方向與v同向.（）列出C點速度矢量方程，作圖求解V、VV= + V 方向：水平 丄B 丄BC 大?。?？ l ？通過作圖，確定點速度為V=µbc=0.2909m/sVµpc=1.2207m/s式中V點速度，方向丄BC式中V點速度，方向為pc。解待求點的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度（）列出點加速度矢量方程式牽連速度為移動時絕對加速度牽連加速度相對加速度牽連運動為轉(zhuǎn)動時，（由于牽連運動與相對運動相互影響）絕對加速度牽連加速度相對加速度哥氏加速度要求點

5、加速度，得先求出點加速度，a= a+ a= a+ a+ a+ a方向：？丄AO丄AO丄大?。海縧？l 0 ? 2v(2)定出加速度比例尺在一號圖紙中取p為加速度極點，去矢量pa代表a，則加速度比例尺µ（ms/mm）µ=0.219 m/s/mm(3)作加速度多邊形，求出a、a、a根據(jù)矢量方程圖的panka部分，則 a=µaa=0.7949 m/sa=µka=6.247m/sa=µpa=0.519 rad/s 方向為 水平向右下12ºa= a l/ l=3.279m/sa= l=1.225 m/s(4)列出C點加速度矢量方程，作圖求解a

6、、a、 aa = a+ a+ a+ a方向： 水平 BC 丄BC AB 丄AB大?。?？ V/l ? l al/ l由上式可得： aa=0.178m/s確定構(gòu)件4的角加速度a4由理論力學(xué)可知，點A4的絕對加速度與其重合點A3的絕對加速度之間的關(guān)系為 方向：O4B O4B O4B O4A O2A 大?。?？ vlo2A ? 2v4Va4a3 vlo2A其中a法向和切向加速度。a為科氏加速度。從任意極點O連續(xù)作矢量O和k代表aA3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再過點o作矢量oa4”代表a，然后過點k作直線ka4平行于線段oa4”代表相對加速度的方向線，并過點a4作直線a4a4垂直與線

7、段ka4，代表a的方向線，它們相交于a4，則矢量oa4便代表a4。構(gòu)件3的角加速度為a/lO4A將代表a的矢量ka4平移到機(jī)構(gòu)圖上的點A4，可知a4的方向為逆時針方向。項目位置v2vA2vA2A3V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.5360.8290.17180.8110.06491.22160.6121.3順時針6.2470.5191.2263.2790.0150.1781. 根據(jù)以上方法同樣可以求出位置九的速度和加速度5項目位置v2vA23 vA2A3V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.536.08

8、290.17180.8110.06491.22160.6121.3順時針6.2470.6251.2263.2790.0150.17897.5360.8291.2310.66780.33491.53790.82706.2380.4252.4323.2794.2454.237單位1/sm/s1/sm/s24.2. 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。要求 求各運動副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運動分析的同一張圖紙上。步驟 1） 選取阻力比例尺= 555.6 ，根據(jù)給定的阻力Q和

9、滑塊的沖程H繪制阻力線圖。2） 根據(jù)個構(gòu)件的重心的加速度即角加速度，確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩 ，并將其合為一力，求出該力至重心的距離。 3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運動副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。將所有位置的機(jī)構(gòu)阻力，各運動副中的反作用力和平衡力矩的結(jié)果列入表中：動態(tài)靜力分析過程：在分析動態(tài)靜力的過程中可以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個部分。首先說明刨頭的力的分析過程： 對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式： F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0 方向：x軸 y軸 與a6反向 BC y軸 大?。?000 620 -m6a6 ? ?以作圖法求得:

10、位置4 R45 = 7958.3 N 位置1 R45 =8550.648 N 位置4 R16 = 284.7 N 位置 1 R16 = N力矩平衡方程式： M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0 我們還可以得到： R45=R65對于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)可以列出平衡方程式： F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0 方向: BC O4B a4 y軸 ? 大小：R54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式： M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0 由此可以求得R34的大?。篟34= 7958.3 N 位置1 R34=

11、14366.93 最后可以利用力的平衡方程式做力的多邊形解出 位置4 R32=12023.66 N 位置1 R32= 244.376N 在搖桿上可以得到R34=-R32 最終得 出位置 4 My=1257.11Nm 位置1=689.612Nm表項目位置Pi6Pi4Mi4lh4大小方向448.73430.871.508 順時針0.3091單位NN.mm項目位置PN56=N65N54=N54N34=N23My大小方向 4 8000 7958.37958.3 12023.66 1257.11 順時針單位NNN.m表項目位置Pi6Pi4Mi4lh4大小方向1546.57110.89712.36逆時針8

12、9.5單位NN.mm項目位置PN56=N65N54=N54N34=N23My大小方向 180008550.64814366.93244.376689.612逆時針單位NNN.m4.3. 飛輪設(shè)計（見圖3）已知 及其運動的速度不均勻系數(shù)d，由動態(tài)靜力分析所得的平衡力矩My,具有定轉(zhuǎn)動比的各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量J，電動機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速no、n2及某些齒輪的齒數(shù)。驅(qū)動力矩為常數(shù)。要求 用慣性立法確定安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF。以上內(nèi)容做在2號圖紙上。步驟：1） 列表匯集同組同學(xué)在動態(tài)靜力分析中求得的個機(jī)構(gòu)位置的平衡力矩M，以力矩比例尺和角度比例尺繪制一個運動循環(huán)的動態(tài)等功阻力矩M= M（）線圖。對 M

13、（）用圖解積分法求出在一個運動循環(huán)中的阻力功A= A（）線圖。2） 繪制驅(qū)動力矩M所作的驅(qū)動功A= A（）線圖。因M為常數(shù)，且一個運動循環(huán)中驅(qū)動功等于阻力功，故將一個循環(huán)中的A= A（）線圖的始末兩點 以直線相連，即為A= A（）線圖。3） 求最大動態(tài)剩余功A。將A= A（）與A= A（）兩線圖相減，即得一個運動循環(huán)中的動態(tài)剩余功線圖A= A（）。該線圖的縱坐標(biāo)最高點與最低點的距離，即表示最大動態(tài)剩余功A。4） 確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J。由所得的A，按下式確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J=900 A/n按照上述步驟得到飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為JF=8.37.4.4. 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計（見圖2） 已知 擺桿9為等加速等減速

14、運動規(guī)律，其推程運動角F，遠(yuǎn)休止角Fs，回程運動角F，擺桿長度lo9D=130mm，最大擺角cmax=158，許用壓力角a=208；凸輪與曲柄共軸。要求 確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出土輪世紀(jì)輪廓線。以上內(nèi)容做在2號圖紙上。步驟：1） 根據(jù)從動件運動規(guī)律，按公式分別計算推程和回程的（），然后用幾何作圖法直接繪出（）及（）線圖。2） 求基圓半徑r及凸輪回轉(zhuǎn)中心O至從動件擺動中心O的距離l OO。按（）線圖劃分角時，可將其所對的弧近視看成直線，然后根據(jù)三角形相似原理，用圖解法按預(yù)定比例分割角所對應(yīng)的弧，自從動件擺動中心O作輻射線與各分割點想連，則角便按預(yù)定比例分割。作圖時，如取= l

15、OD*，則可直接根據(jù)（）線圖上各縱坐標(biāo)值，在O點的相應(yīng)輻射線上由D點分別向左或右截取各線段，線段所代表的實際長度就等于等于l OD* 。截取方向可根據(jù)D點速度方向順著凸輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過90后所指的方向來確定。然后按許用壓力角作出凸輪軸心的安全區(qū)，求出凸輪的基圓半徑r和中心距l(xiāng)OO。3）根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)向，擺桿長l OD，角位移線圖=（）圖和以上求得的r，l OO，畫出凸輪理論廓線，并找出其外凸輪曲線最小曲率半徑P。然后，再選取滾子半徑r，畫出凸輪的實際廓線。設(shè)計過程：1）根據(jù)給定的r0=60mm和擺桿位置畫出從動件的初始位置O9D0，再根據(jù)c-w線圖畫出從動件的一系位置O9D1 、O9D2 、O9D3 、

16、O9D4 、O9D5、O9D6 、O9D7、O9D8、O9D9 、O9D10 、O9D11 、O9D12 、O9D13 、O9D14，使得D0O9D1 =c1、D0O9D2 =c2 、D0O9D3 =c3、D0O9D4 =c4 、D0O9D5 =c5、D0O9D6 =c6 、D0O9D7 =c7、D0O9D8 =c8、D0O9D9 =c9 、D0O9D10 =c10 、D0O9D11 =c11 、D0O9D12 =c12、D0O9D13 =c13 、D0O9D14 =c14。2）從基圓上任一點C0開始，沿（-v）方向?qū)⒒鶊A分為與圖c-w線圖橫軸對應(yīng)的等份，得C1、C2、C3、C4、C5、C6、

17、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14。過以上各點作徑向射線OC1、OC2、OC3、OC4、OC5、OC6、OC7、OC8、OC9、OC10、OC11、OC12、OC13、OC14。3） 以O(shè)為中心及OD1為半徑畫圓弧，分別交OC0和OC1于E1和E1，在圓弧上截取E1D1= E1D1得點D1。用同樣方法，在以O(shè)D2為半徑的圓弧上截取E2D2= E2D2得點D2，在OD3為半徑的圓弧上截取E3D3= E3D3得點D3 ，在OD4為半徑的圓弧上截取E4D4= E4D4得點D4 ，在OD5為半徑的圓弧上截取E5D5= E5D5得點D5 ，在OD6為半徑的圓弧上截取E6D6= E6

18、D6得點D6 ，在OD7為半徑的圓弧上截取E7D7= E7D7得點D7 ，在OD8為半徑的圓弧上截取E8D8= E8D8得點D8 ，在OD9為半徑的圓弧上截取E9D9= E9D9得點D9 ，在OD10為半徑的圓弧上截取E10D10= E10D10得點D10 ，在OD11為半徑的圓弧上截取E11D11= E11D11得點D11 ，在OD12為半徑的圓弧上截取E12D12= E12D12得點D12 ，在OD13為半徑的圓弧上截取E13D13= E13D13得點D13。將D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13連成曲線便得到凸輪輪廓曲線。5.心得體會美麗的花朵必須要通過辛勤的汗水澆灌.有開花才有結(jié)果,有付出才有收獲.通過幾天日日夜夜的奮斗，在老師親切地指導(dǎo)下，在同學(xué)們的密切配合下，當(dāng)然也有自己的努力和辛酸,這份課程設(shè)計終于完成了,心里無比的高興,因為這是我們 努力的結(jié)晶.在這幾天中，我有很多的體驗，同時也有