牛头刨床运动方案一位置12.zip

课程设计说明书课程名称课程名称：机械原理课程设计 设计题目设计题目：牛头刨床传动系统的设计与分析专业班级专业班级：学生姓名学生姓名：指导教师指导教师：目录一机构简介与设计数据（1）一机构简介与设计数据（1）二导杆机构的运动分析（2）二导杆机构的运动分析（2）三、动态静力分析（4）三、动态静力分析（4）四12个位置数据图表（7）四12个位置数据图表（7）五齿轮设计（8）五齿轮设计（8）六设计小结（9）六设计小结（9）七参考文献（七参考文献（9）1一机构简介与设计数据一机构简介与设计数据1.机构简介1.机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图 1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄 2 和固结在其上的凸轮 8。刨床工作时，由导杆机构 2-3-4-5-6 带动刨头 6 和刨刀 7 作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮 8 通过四杆机构 1-9-10-11 与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约 0.05H 的空刀距离，见图 1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。图 12二导杆机构的运动分析二导杆机构的运动分析取构件 3 和 4 的重合点 A 进行速度分析。列速度矢量方程，得A4=A3 +A4A3大小?1lAO2?方向 O4A O2A O4B 代表 pa4 pa3 a3a4 VA3=2lo2A=6.280.11=0.69m/s取速度极点 P，速度比例尺 v=0.002(m/s)/mm，作速度多边形如图 1-2则由图 1-2 知，A4=pa4v=186.54950.002=0.373099 m/s A4A3=a3a4v=290.2140.002m/s=0.580428m/s 图 1-2 vA3=0.69vA4=0.373099vA4A3=0.5804283B5=B4=A4O4B/O4A=0.6518 m/s取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程，得C5 =B5 +C5B5大小?方向 XX O4B BC 代表 pc pb pcb其速度多边形如图 1-2 所示，有 C5=pcv=313.350.002=0.6267m/s取曲柄构件 3 和 4 的重合点 A 进行加速度分析.列加速度矢量方程,得 aA4=a A4n +a A4t =a A3n +a A4A3k +a A4A3r大小?42lO4A?22lO2A 24A4 A3?方向?AO4 O4B AO2 O4B（向右）O4B代表 pA4 pn4 pA4 n4 pA3 pAk pAr取加速度极点为 P,加速度比例尺 a=0.02（m/s2）/mm 作加速度多形 B4=0.6518 m/sC5=0.6267m/s4则由图 13 知，a A4t=A4 n4a=272.380.02 m/s2=5.4476m/s24=a A4t/lO4A=17.625 m/s2 a A4=pA4a=253.250.02m/s2 =5.065 m/s2用加速度影象法求得 a B5=a B4=a A4 lO4B/lO4A=8.654 m/s2 取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5=aB5 +aC5B5n+aC5B5t大小?vBC2/lBC?方向 xx CB BC 代表 Pc5 PB5 pn5B5 pC5n5加速度比例尺 a=0.02（m/s2）/mm 其加速度多边形如图所示，有 aC5B5t=c5 n5a=69.0710.02m/s2=1.38142m/s2aC5=Pc5a=444.7460.02m/s2=8.89492 m/s2三、三、动态静力分析动态静力分析已知各构件的重量 G（曲柄 2、滑块 3 和连杆 5 的重量都可忽略不计），导杆 4 绕重心的转动惯量 Js4及切削力 FP的变化规律。取“12”点为研究对象，分离 5、6 构件进行运动静力分析，作阻力体如图 17 所示。aA4t=5.4476m/s24=17.625 m/s2a A4=5.065 m/s2a B5=8.654 m/s2aC5B5t=1.38142m/s2aC5=8.89492 m/s25图 17已知 G6=700N，又 ac=ac5=8.89492m/s2,那么我们可以计算F16=-G6/gac=-700/9.88.89492=635.3514N又 F=G6+F16+FR45+FR16=0，作为多边行如图 1-8 所示，f=4N/mm图 1-8由图 1-8 力多边形可得：FR45=FR45F=158.93394N=635.7356N FR16=FR16F=169.47334N=677.3893NMC=-G6XS6-F16YS6+FR16lX0解得 lx=285.5287mm分离 3,4 构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 1-9 所示，F16=635.3514NFR45=635.7356NFR16=677.3893Nlx=285.5287mm6已知：FR54=-FR45=635.7356N，G4=200NaS4=aB4lS4/lO4B=4.327m/s2由此可得：F14=G4/gaS4=88.3061N M14=JS4S4=19.3875Nmlh1=M14/F14=219.5488mm在图 1-9 中，对 O4点取矩得：MO4=FR54sin74lBO2+FI4cos85lh1-G2lh3+FR24lO4A=0图 1-9代入数据，得 FR24=885.1056N 又 F=FR54+FR24+F14+G4+FR14=0,作力的多边形如图 1-10 所示，F=4N/mmFR54=635.7356NaS4=4.327m/s2F14=88.3061NM14=19.3875Nmlh1=219.5488mmFR24=885.1056N7由图 1-10 可得：FR14=FR14F=136.87914N=547.5164N 对曲柄 2 进行运动静力分析，作组力体图如图 1-11 所示。FR42=-FR24=885.10561NMb=FR42lA=885.105610.1189593=105.2915Nm四四12 个位置数据图表个位置数据图表123456789101112位移017.9362.2120.88184243289.68312.6293.44218.23106.7524.408速度00.410.640.750.7490.6520.45010-0.551-1.229-1.295-0.627加速度6.0123.722.070.636-0.6-1.748-4.1355-6.252-8.5-6.39634.9488.895FR14=547.5164NFR42=885.10561NMb=105.2915Nm8五齿轮机构设计五齿轮机构设计1.确定变位齿轮机构设计类型设计参数数据Z1Z2m121040620已知齿轮不发生根切的最少齿数为 17，因Z117，故齿轮 1 发生根切，故采用变位修正得到变位齿轮。采用高度变位。齿轮 1：xmin=h*a(zmin-z)zmin=(17-10)17=0.41mm由1.最高接触强度原则2.等弯曲强度原则3.等滑动系数原则4.平稳性原则得 x1=0.5mm，x2=-0.5mm确定高度变位齿轮尺寸数据齿轮 1：（正变位）x1=0.5mm基圆直径：db1=m12z1cos20=56.4mm分度圆直径:d1=m12z1=60mm齿顶高:ha1=h*a+x1m12=9mm齿根高:hf1=h*a+c*-x1m12=4.5mm齿顶圆直径:da1=d1+2ha1=78mm齿根圆直径：df1=d1-2hf1=51mm齿厚:s=11.61mm齿槽宽:p=7.24mm齿轮 2：（负变位）x2=-0.5mm基圆直径：db2=m12z2cos20=235.53mm分度圆直径:d2=m12z2=240mm齿顶高:ha2=h*a+x2m12=3mm9齿根高:hf2=h*a+c*-x2m12=10.5mm齿顶圆直径:da2=d2+2ha2=246mm齿根圆直径:df2=d2-2hf2=219mm齿厚：s=7.24mm齿槽宽：p=11.61mm中心距:a=150mm齿距：p=18.85mm5 渐开线画法将基圆的一部分等差分为 7 份，命名为点 1，2，3，,6，7 并作 1，2，3,6，7 切线并且使切线长度等于圆弧长度.直到渐开线与齿顶圆相交，描点。6.重合度理论值为=z1tan1-tan+z2tan2-tan2测量得=1.388齿轮 1 齿顶圆的压力角：1=43.7齿轮 2 齿顶圆的压力角：2=23.5六设计小结六设计小结这次课程设计既及时巩固了我们所学的机械原理课程，也让我们复习了理论力学的有关知识，为之后我们单独设计项目时奠定了基础。在整个机械设计的过程中我发现了实践和理论学习的差别，也同时感觉到了自己对知识的掌握不足，尤其对加速度分析这块，经过看书最终也克服了。在用图解法作图中，实际值与理论值存在着一些误差，有些是自己本身的问题，有些是工具的问题，但态度决定一切，在自己认真的对待下，使设计的实际结果尽量接近理论结果。通过这次设计，很好的锻炼了自己，了解到了自己不足之处，希望在今后的设计中得到改正，使自己日益成熟，专业知识日益深厚。七参考文献七参考文献【1】刘毅，杨家军 机械原理课程设计（第三版）