機械原理課程設(shè)計說明書牛頭刨床

機械原理課程設(shè)計說明書牛頭刨床機械原理課程設(shè)計說明書系部名稱：機電工程學院專業(yè)班級：機自093姓名：學號：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.機構(gòu)簡介……………………43.設(shè)計數(shù)據(jù)……………………4設(shè)計內(nèi)容1.導桿機構(gòu)的設(shè)計…………52.凸輪機構(gòu)的設(shè)計…………123.齒輪機構(gòu)的設(shè)計…………17設(shè)計體會…………20參考文獻…………21附圖…………………概述機械原理課程設(shè)計的目的在于，通過對機械運動學和動力學的分析與設(shè)計的訓練，加深學生的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力，使學生具備擬定運動方案、初步設(shè)計選型與組合以及確定傳動方案的能力，并提高學生的運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術(shù)資料的能力。機械原理課程設(shè)計的任務是對機械的主體機構(gòu)進行設(shè)計和運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計凸輪、齒輪或?qū)Ω鳈C構(gòu)進行運動分析。學生需要根據(jù)設(shè)計任務，繪制必要的圖紙，編寫說明書。機械原理課程設(shè)計的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。根據(jù)教學大綱的要求，本設(shè)計主要應用圖解法進行設(shè)計。設(shè)計項目1.設(shè)計題目：壓床機構(gòu)2.機構(gòu)簡介：機構(gòu)簡圖如下所示：ABC工作臺工件7d'd''oonn2Z''D3.設(shè)計數(shù)據(jù)：無設(shè)計內(nèi)容1.導桿機構(gòu)的設(shè)計2.凸輪機構(gòu)的設(shè)計3.齒輪機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計體會：在本次機械原理課程設(shè)計中，通過對壓床機構(gòu)的設(shè)計與分析，我深入了解了機械運動學和動力學的相關(guān)知識，并提高了自己的運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術(shù)資料的能力。參考文獻：無附圖：無牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如下圖所示。電動機通過皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固定在其上的凸輪8。刨床工作時，導桿機構(gòu)1-2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量并提高切削質(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桿機構(gòu)。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。設(shè)計數(shù)據(jù)如下圖所示，未知數(shù)據(jù)可由已知數(shù)據(jù)計算求得。第一節(jié)導桿機構(gòu)的運動分析：導桿機構(gòu)設(shè)計要求已知曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸，且刨頭導路xx位于導桿端頭B所作圓弧的平分線上。要求作機構(gòu)的運動簡圖，并作機構(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號圖紙上。計算過程：已知數(shù)據(jù)n2=64r/min，得到ω2=2π×64/60(rad/s)=6.7rad/s。1、求C點的速度：⑴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相連，所以υA3=υA2。ω2，lO2A已知，求得υA2=0.9×6.7=0.6m/s。⑵求VA4的速度：選取速度比例尺：μv=0.023(m/s)/mm；方向：⊥BO4⊥AO2∥BO4；大?。捍蟆＠^續(xù)計算得到VA4=0.6+0.023×BC=0.6+0.023×(643.5-91.57)=14.7m/s。其他數(shù)據(jù)的計算略。構(gòu)件4的角加速度β為3.29rad/s2，角速度ω4為1.654m/s2，線加速度a4為5.379m/s2。要求求出點C的加速度。點C的法向加速度可通過速度多邊形求出，為0.090m/s2。點C的切向加速度和大小未知，可以通過圖解法求解。選擇一個點π代表aB，連接π和b'，再連接b'和c''，最后連接c''和c'，則矢量πc'代表naCBτac。通過計算得到，aC的大小為0.1102m/s2，再通過速度比例尺求得aC的大小為0.090m/s2。此時C點的位置為210mm。凸輪機構(gòu)的設(shè)計要求是確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，并將凸輪實際輪廓畫在2號圖紙上。該凸輪機構(gòu)的從動件運動規(guī)律為等加速等減速運動，已知各數(shù)據(jù)如表。根據(jù)給定的參數(shù)和運動規(guī)律，可以得到以下運動方程表格：推程≤φ≤Φo/2回程Φo+Φs≤φ≤Φo+Φs+Φ'o/2ψ=24*Φ*Φ/(25*π)ω=96φ/25β=192π/25推程Φo/2≤φ≤Φo回程Φo+Φs+Φ’o/2≤φ≤Φo+Φs+Φ’oψ=π/12-24(φ-17π/36)2/25πω=-96(φ-17π/36)2/25β=-192π/25回程Φo+Φs+Φ’o/2≤φ≤Φo+Φs+Φ’oψ=π/12-24(5π/12-φ)2/25ω=96(5π/12-φ)2/12β=-192π/25ψ=24(8π/9-φ)2/25πω=-96(8π/9-φ)2/25β=192π/25根據(jù)上述運動方程，可以繪制角位移、角速度和角加速度的曲線。首先是角位移曲線，其繪制步驟如下：1.取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺μ=1.25°/mm和螺桿擺角的比例尺μψ=0.5°/mm，在軸上截取線段代表。2.過三個點做橫軸的垂線，并在該垂線上截取33＇代表（先做前半部分拋物線）。在1、2兩點分別過這兩點做ψ軸的平行線。3.將左方矩形邊等分成相同的份數(shù)，得到點1＇和2＇。4.將坐標原點分別與點1＇、2＇、3＇相連，得線段O1＇、O2＇和03＇，分別超過1、2、3點且平行于Ψ軸的直線，交與1＂、2＂和3＂。5.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。其次是角速度曲線，其繪制步驟如下：1.選取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺μφ=1.25°/mm和角速度比例尺μω=0.0837(rad/s)/mm，在軸上截取線段代表。2.由角速度方程可得φ=Φo/2，ω=ωmax，求得v換算到圖示長度。3點處φ=Φ/2，故ωmax位于過3點且平行于ω軸的直線。由于運動為等加速、等減速，故連接03＇即為此段的角速度圖，下一段為等減速連接3＇6即為這段角速度曲線。3.其他段與上述畫法相同，只是與原運動相反。最后是角加速度曲線，其繪制步驟與角速度曲線相同，只需將凸輪轉(zhuǎn)角比例尺改為μφ=1.25°/mm和角加速度比例尺改為μβ=0.8038(rad/s)/mm即可。2，O92D2=O92D’3……以此類推，連接D’1，D’2，D’3……D’9得到凸輪的理論輪廓線，即為滾子軸心實際輪廓。角加速度β可以通過角加速度方程求得。由于運動為等加速或等減速，各段加速度值相同，只是方向相反。在13段為加速段，β為正值，可以在β軸上取β做平行于13的直線段來計算1、3段的加速度，其余各段與3段的計算方法相似。擺動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計原理是基于反轉(zhuǎn)法原理。通過在整個機構(gòu)加上公共角速度（－ω）（ω為原凸輪旋轉(zhuǎn)角速度）后，將凸輪固定不動，而從動件連同機架將以（－ω）繞凸輪軸心逆時針方向反轉(zhuǎn)。在此過程中，從動件將按給定的運動規(guī)律繞其軸心相對機架擺動，從而得到從動件的尖頂在復合運動中的軌跡，即為要設(shè)計的凸輪輪廓。擺動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計分為兩個步驟。首先，繪制凸輪的理論輪廓線，即滾子軸心實際輪廓。其次，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，選擇適當?shù)倪\動角度和長度比例尺，確定從動件的起始位置和各個位置，最終得到凸輪的實際輪廓。具體來說，可以將ψ－φ曲線圖分成4等份，按式求個等分點對應的角位移值，選取適當?shù)拈L度比例尺，定出O2和O9的位置，以O(shè)2為圓心，以r/μl為半徑作圓，再以以O(shè)2為圓心，以rb/μl為半徑作基圓。以O(shè)9為圓心，以lOo9D/μl為半徑，作圓弧交基圓與DO（D’O），則O9DO便是從動件的起始位置。接著，以O(shè)2為圓心，以lOo9O2/μl為半徑作圓，沿（-ω）自O(shè)2O9開始依次取推程運動角Φ=75°，遠休止角Φs=10°，回程運動角Φo’=75和遠休止角Φs’=200°，并將推程和回程運動角各分成4等份，得到從動體軸心的各個位置。最后，以O(shè)91,O92,O93……O99為圓心，以lO9D/μe為半徑畫圓弧，它們與基圓相交于D’1，D’2，D’3……D’9，并作∠D’1O91D1，∠D’2O9rD２……分別等于擺桿角位移ψ1，ψ2，ψ3……。連接D’1，D’2，D’3……D’9得到凸輪的理論輪廓線，即為滾子軸心實際輪廓。⑤取AB中點D，將0D作為輪齒的對稱線，用紙描繪右半齒形，然后以此為模板畫出對稱的左半部分齒廓以及其他相鄰的三個齒廓。同樣的方法適用于