牛頭刨床凸輪設計-牛頭刨床齒輪設計

安徽理工大學機械原理課程設計PAGEPAGE30目錄一、設計題目………………21、牛頭刨床的機構運動簡圖………………22、工作原理…………………2二、原始數據………………3三、機構的設計與分析…………………41、齒輪機構的設計…………42、凸輪機構的設計…………103、導桿機構的設計…………16四、設計過程中用到的方法和原理…261、設計過程中用到的方法…………………262、設計過程中用到的原理…………………26五、參考文獻………………27六、小結……………………28一、設計題目——牛頭刨床傳動機構1、牛頭刨床的機構運動簡圖2、工作原理牛頭刨床是對工件進行平面切削加工的一種通用機床，其傳動部分由電動機經帶傳動和齒輪傳動z0—z1、z1、—z2，帶動曲柄2作等角速回轉。刨床工作時，由導桿機構2、3、4、5、6帶動刨刀作往復運動，刨頭右行時，刨刀進行切削，稱為工作行程；刨頭左行時，刨刀不進行切削，稱為空回行程，刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，固結在曲柄O2軸上的凸輪7通過四桿機構8、9、10與棘輪11和棘爪12帶動螺旋機構（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。二、原始數據設計數據分別見表1、表2、表3.表1齒輪機構設計數據設計內容齒輪機構設計符號n01d01d02z0z1z1m01m1’n2單位r/minmmmmmmmmr/min方案Ⅰ14401003002040103.5860方案Ⅱ144010030016401341064方案Ⅲ14401003001950153.5872表2凸輪機構設計數據設計內容凸輪機構設計符號LO2O4LO4Dφ[α]δ02δ0δ01δ0/r0rr擺桿運動規(guī)律單位mmmm°°°°°°mmmm方案Ⅰ15013018452057510708515等加速等減速方案Ⅱ16515015452107010709520余弦加速度方案Ⅲ1601401845215750709018正弦加速度方案Ⅳ15513520452057010759020五次多項式表3導桿機構設計數據設計內容導桿機構尺度綜合和運動分析符號Kn2LO2AHLBC單位r/minmm方案Ⅰ1.46601103200.25LO3B方案Ⅱ1.3964902900.3LO3B方案Ⅲ1.42721154100.36LO3B表4機構位置分配表位置號位置組號學生號ABCD11368/10258107/1/47810157/91221/478111368/11257/9111/368/113257/9121/479121368/12247810三、機構的設計與分析1、齒輪機構的設計已知條件設計內容齒輪機構設計符號單位方案Ⅱ144010030016401341064設計內容與步驟（1）計算齒輪的齒數由（1~1）得（2）選擇傳動類型①：按滿足不根切、重迭系數、齒頂圓齒厚、節(jié)點位于單齒嚙合區(qū)4個條件從封閉圖中選擇變位系數（1~2）故采用正傳動。②：按滿足不根切、重迭系數、齒頂圓齒厚、節(jié)點位于單齒嚙合區(qū)4個條件從封閉圖中選擇變位系數（1~3）故采用負傳動。（3）驗算不根切最小變位系數①：（1~4）不會發(fā)生根切（1~5）不會發(fā)生根切②：（1~6）不會發(fā)生根切（1~7）不會發(fā)生根切（4）計算中心距變動系數（y）和齒頂高降低系數（△y）①：由無側隙嚙合方程（1~8）得由表得，，則插值：（1~9）得標準中心距為（1~10）實際中心距為（1~11）中心距變動系數為（1~12）齒頂高降低系數為（1~13）②：由無側隙嚙合方程（1~14）得由表得，，則插值（1~15）得標準中心距為（1~16）實際中心距為（1~17）中心距變動系數為（1~18）齒頂高降低系數為（1~19）（5）計算齒輪的幾何尺寸①小齒輪（mm）大齒輪（mm）表3-1②：小齒輪（mm）大齒輪（mm）表3-2（6）檢驗齒頂圓齒厚和重迭系數①：由漸開線齒廓壓力角的定義得：齒頂圓壓力角：（1~20）（1~21）小齒輪的齒頂圓齒厚（1~22）大齒輪的齒頂圓齒厚（1~23）重迭系數（1~24）所以，校核滿足條件。②：由漸開線齒廓壓力角的定義得：齒頂圓壓力角（1~25）（1~26）小齒輪的齒頂圓齒厚（1~27）大齒輪的齒頂圓齒厚（1~28）重迭系數（1~29）所以，校核滿足條件。（7）按比例繪出單、雙齒對嚙合區(qū)①：選取比例尺圖中粗實線部分為雙齒對嚙合區(qū)，其余為單齒對嚙合區(qū)。圖2②：選取比例尺圖中粗實線部分為雙齒對嚙合區(qū)，其余為單齒對嚙合區(qū)。圖32、凸輪機構的設計已知條件設計內容凸輪設計符號擺桿運動規(guī)律單位mmmmmmmm方案Ⅰ15013018452057510708515等加速等減速設計內容與步驟（1）計算各分點的角位移值推程運動階段擺桿按等加速運動規(guī)律上擺（）（2~1）其中，，取為一個分度值，則（）07.51522.53037.5（）00.361.443.245.769擺桿按等減速運動規(guī)律上擺（）（2~2）其中，，取為一個分度值，則（）37.54552.56067.575（）912．2414.7616.5617.6418回程運動階段擺桿按等加速運動規(guī)律下擺（）（2~3）其中，，取為一個分度值，則（）05101520253035（）1817.81617.26516.34715.06113.40811.3889擺桿按等減速運動規(guī)律下擺（）（2~4）其中，，取為一個分度值，則（）3540455055606570（）96.6124.5922.9391.6530.7350.1840（2）選取，由作出凸輪的基圓，以凸輪軸心為圓心，以為半徑作一圓，擺桿的回轉軸心在反轉過程中依次所占據的位置即在此圓上，如圖所示。（3）用反轉法作圖繪制凸輪的理論輪廓與實際輪廓，如圖所示。（4）由定性分析可知，最大壓力角出現在遠休止階段，如圖所示。從圖中量得，而擺動推桿，所以故壓力角滿足力學條件，符合設計要求。（5）用解析法計算凸輪理論輪廓和實際輪廓，計算值與圖解法的相應點的值進行比較，并計算誤差。擺桿的初始位置角（2~5）滾子中心處D點的直角坐標為（2~6）Ⅰ計算理論輪廓推程階段：①點4：，從圖中量得，誤差：②點8：，從圖中量得，誤差：回程階段：③點17：，從圖中量得，誤差：④點23：，從圖中量得，誤差：Ⅱ計算實際輪廓推程階段：①點4：，，，因為凸輪的工作線為內等距線，所以從圖中量得，誤差：②點8：，，，因為凸輪的工作線為內等距線，所以從圖中量得，誤差：回程階段：③點17：，，，因為凸輪的工作線為內等距線，所以從圖中量得，誤差：④點23：，，，因為凸輪的工作線為內等距線，所以從圖中量得，誤差：3、導桿機構的設計已知條件設計內容導桿機構尺度綜合和運動分析符號KH單位mm方案Ⅰ1.4660110320（1）確定導桿和機架的長度①由（1）得②由①得由對稱性可知：（2）確定滑枕導路的位置根據傳力最有利條件可知，在B和B’位置處的傳動角應相等，由此可知滑枕導路應位于處。（3）導桿機構的運動分析①畫機構運動簡圖根據前面求得的六桿機構各桿尺寸,選取比例尺，在1號圖紙上畫出機構位置圖，并按所分配的5個曲柄位置畫出機構的5個相應位置。其中一個位置用粗實線畫出，其它4個位置則用虛線畫出。作圖時，曲柄位置圖的作法（圖4）為：取1和8/為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，1/和7/為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余2、3、4……12等，是由位置1起沿曲柄轉向即ω2方向將曲柄圓周作12等分的位置。②用圖解法求解速度加速度曲柄的角速度為Ⅰ曲柄位于2位置時第一個點：大?。?？？方向：取.做速度矢量圖.由速度影像法得大?。?？√？方向：//DE繼續(xù)做速度矢量圖大小：？？方向：取.做加速度矢量圖.由加速度影像法得：大?。?√？方向：√繼續(xù)做加速度矢量圖.Ⅱ曲柄位于5位置時：第二個點：大?。?？？方向：取.做速度矢量圖.由速度影像法得大?。?？√？方向：//DE繼續(xù)做速度矢量圖大小：？？方向：取.做加速度矢量圖.由加速度影像法得：大?。?√？方向：√繼續(xù)做加速度矢量圖.Ⅲ曲柄位于位置時：第三個點：大?。?？？方向：取.做速度矢量圖.由速度影像法得大小：？√？方向：//DE繼續(xù)做速度矢量圖大小：？？方向：取.做加速度矢量圖.由加速度影像法得：大?。?√？方向：√繼續(xù)做加速度矢量圖.Ⅳ曲柄位于8位置時：第四個點：大?。?？？方向：取.做速度矢量圖.由速度影像法得大?。?？√？方向：//DE繼續(xù)做速度矢量圖大小：？？方向：取.做加速度矢量圖.由加速度影像法得：大?。?√？方向：√繼續(xù)做加速度矢量圖.Ⅴ曲柄位于10位置時：第五個點：大?。海?？方向：取.做速度矢量圖.由速度影像法得大?。?？√？方向：//DE繼續(xù)做速度矢量圖大?。?？？方向：取.做加速度矢量圖.由加速度影像法得：大?。?√？方向：√繼續(xù)做加速度矢量圖.③作導桿機構運動線圖Ⅰ位移線圖位置11’234567轉角（°）026.97306090120150180位移（mm）01619.463125188248299位置7’88’91011121轉角（°）185210213.7240270300330360位移（mm）304319.6320301224.8109.623.20Ⅱ速度線圖位置11’234567轉角（°）026.97306090120150180速度（mm/s）0388404652.8756765.6656444.8位置7’88’91011121轉角（°）185210213.7240270300330360速度（mm/s）328720-588-1252.5-1296-6520Ⅲ加速度線圖位置11’234567轉角（°）026.97306090120150180加速度（）6104403238202100675-540-1350-3480位置7’88’91011121轉角（°）185210213.7240270300330360加速度（）-3800-6060-6560-8600-6300504088906104三、設計過程中用到的方法和原理1、設計過程中用到的方法為了切制齒數而不發(fā)生根切的齒輪，可減小及加大。但減小，將使重合度減小，增大將使功率損耗增加，且要采用非標準刀具。故盡量不采用這些方法，而最好的方法是采用變位修正法。所謂變位修正法，就是用改變刀具與輪坯的相對位置，使刀具的齒頂線不超過N1點，來避免根切現象的加工方法。這樣加工出來的、、、及仍為標準值，而的齒輪就稱為變位齒輪。其刀具的移距稱為徑向變位量。其中稱為徑向變位系數或變位系。當時，稱為正變位，所加工的齒輪稱為正變位齒輪；當時，稱為負變位，所加工的齒輪稱為負變位齒輪。2、設計過程中用到的原理當根據凸輪機構的工作要求和結構條件選定了其機構的型式、基本尺寸、推桿的運動規(guī)律和凸輪的轉向之后，就可以進行凸輪輪廓曲線的設計了。凸輪廓線設計的方法：作圖法和解析法無論是采用作圖法還是解析法設計凸輪廓線，所依據的基本原理都是反轉法原理。在設計凸輪廓線時，可假設凸輪靜止不動，而其推桿相對凸輪作反轉運動，同時又在其導軌內作預期運動，作出推桿在這種復合運動中的一系列位置，則其尖頂的軌跡就是所要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設計方法的反轉法原理。五、參考文獻孫桓陳作模葛文杰（主編）—機械原理（第七版）·高等教育出版社2006·5鄒慧君（主編）—機械原理課程設計手冊·高等教育出版社1998·6【3】張衛(wèi)國饒芳(主編)―機械設計基礎篇華中·科技大學出版社2006·9【4】張永安(主編編著)徐錦康王超英(編著)―機械原理課程設計指導·高等教育出版社1995·10【5】趙明巖(著)陳秀寧(審)―大學生機械設計競賽指導·浙江大學出版社2008·8六、小結經過幾天不斷的努力，身體有些疲憊，但看到勞動后的碩果，心中又有幾分喜悅。總而言之，感觸良多，收獲頗豐。通過認真思考和總結，機械設計存在以下一般性問題：機械設計的過程是一個復雜細致的工作過程，不可能有固定不變的程序，設計過程須視具體情況而定，大致可以分為三個主要階段：產品規(guī)劃階段、方案設計階段和技術設計階段。機械設計過程是一個不斷完善的過程，各個設計階段并非簡單的按順序進行，為了改進設計結果，經常需要在各步驟之間反復、交叉進行，指導獲得滿意的結果為止。獲得這份擁有是我們團隊共同努力的結果。我們通過默契的配合，精細的分工，精誠的合作，不斷的拼搏，共同完成了這一艱巨而又光榮的任務。在這里，特別要感謝一下劉老師。經過她的精心指導，我們多了幾分激情，少了幾分麻煩，多了幾分靈感，少了幾分憂慮?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基