牛头刨床运动方案二位置7.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 一概述设计项目(1)二机构简介 设计题目及设计数据(2)三设计内容 1.导杆机构的设计(3)2.动态静力分析(6)3.12 个位置数据表(9)4.齿轮机构设计(9)四设计体会(11)五参考文献(11)1一一.概述(一)机构机械原理课程设计的目的:机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练,是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于:()进一步加深学生所学的理论知识,培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。()使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。()使学生得到拟定运动方案的训练,并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。(二)机械原理课程设计的任务:机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构(连杆机构、齿轮机构以及其他机构)进行设计和运动分析、动态静力分析,并根据给定机器的工作要求,在此基础上设计、齿轮;或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务,绘制必要的图纸,编写说明书。(三)机械原理课程设计的方法:机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观;解析法精度较高。根据教学大纲的要求,本设计主要应用图解法进行设计。二(一)机构简介:牛头刨床是一种作直线往复运动的刨床,滑枕带着刨刀,因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。牛头刨床主要用中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动,故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动,滑枕基本上是匀速运动。于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。2二设计题目:牛头刨床设计数据如下:设 计内容导杆机构运动分析符号n2lO2O4lO2AlO4BlBCLO4S4XS6ys6单位r/min mm方案64350905800.3lO4B0.5lO4B20050导杆机构的动态静力分析及齿轮机构的设计G4G6PypZ1Z2m12 Nmmmm22080090008013396 3 三.设计内容7 位置的机构简图如图:(一)导杆机构的设计:VA2=0.60m/sVA3=0.60m/s 对 7 位置进行速度分析(计算过程如下)由已知数据 n2=64r/min,得 2=264/60(rad/s)=32/15rad/s1.求 c 点速度:(1)确定构件 3 上 A 点的速度:构件 2 与构件 3 用转动副 A 相联,所以 A3=A2。又 A2=2lO2A=0.0932/15=0.60m/s.(2)求 VA4的速度:选取速度比例尺:v=0.02(m/s)/mm;A4=VA3+VA4A3方向:BO4AO2 BO4 大小:?2lO2A?用图解法求解如图一:4 VA4=0.30m/sVC=0.452m/sVCB=0.103m/s (图一)由速度多边形 Pa4a3得:VA4=vlPa4=0.30m/s VA4A3=vlpa3a4=0.52m/s 求 BO4 的角速度 4=7.82 曲柄位于起点 1 时,此时AO2O4=75.10,当曲柄转到 7 位置时,AO2O4=105 杆 BO4 的角速度 4:4=VA4/lBO4=-0.787rad/s 杆 BO4 的速度 VB:VB=4lBO4=0.456m/s(3)求 C 点速度 VC:VC=VB+VCB方向:X-XBO4BC大小:?4lO4B?用图解法求解如图二:(图二)由 速 度5多边形 Pbc 得:VC=vPC=0.452m/s VCB=vPB=0.103m/s对 4 位置进行加速度分析:2.求 C 点加速度:(1)求 aA4:取加速度比例尺 a=0.02(m/s2)/mm;atA4 +anA4 =aA3 +acA4A3 +arA4A3 方向:BO4 BO4 AO2 BO4 BO4 大小:?42lAO4 22lAO2 24VA4A3?用图解法求解如图三:则 arA4A3=ala4ca3a4ra3=1.45m/s atA4=alan4at4=0.28m/s,aA=0.75m/s(2)求 B 点加速度 aB:构件 4 的角加速度 BO4=atA4/lAO4=-7.82rad/s anB=42lBO4=4.53m/s2 aB=4.54m/s2(3)求 C 点加速度:anC +atC =anB +atB +atCB +anCB 大小:/X-X BO4 BO4 BC CB 方向:/?4.53m/s2 BO4lBO4?V2BC/lBC=0.06m/s2用图解法求解如图四:aB=0.4.54m/s2aC=4.48m/s2Xc=280.639mm则atCB=0.30m/s2 6atC=4.48.m/s2 aC=4.48m/s2 此时 C 点的位移为 XC=280.639mm3.对位置 7 进行动态静力分析:(1)5,6 杆组动态静力分析,力分析图如下:对 C 点列力矩平衡方程,有:MC=0,则 FR16lx+F16ys6-FryF-G6XS6=0 则 lx=577mm 因构件 5 为二力杆,只对构件 6 进行受力分析即可,首先列力平衡方程,有 FR65=-FR56,FR65=-FR45 由F=0,有 FR16+Fr+FI6+G6 +FR56=0 方向:X-X X-X X-X 竖直向下 BC 大小:?9000N 365N 800N?用图解法求解力多边形如下:(F=40N/mm)lx=577mmFR56=9391NFR16=1498N则FR56=9040N,FR16=320N(2)3,4 杆组动态静力7分析,受力分析图如下:则 FR54=-FR45,FR34=-FR43 由MO4=0,有 FR54lh1+FI4lh2+G4lh3-FR34lO4A=0 得 FR34=13826N再对构件 4 力平衡方程,求出机架对构件 4 的反力 FR14。由F=0,有 FR54+G4+FI4+FR34+FR14=0 方向:BC X-X aA4 O4B?大小:9391N 220N 50.91N 13826N?用图解法求解力多边形如下:(F=40N/mm)则 FR14=4972N(4)对曲柄 2 进行动态静力分析,受力分析图如下:8有 FR34=-FR43,FR43=-FR23由 FR12+FR32=0 得 FR12=13862N由MO2=0,有 FR32lh-Mb=0,得 Mb=582Nm FR34=13826NFR14=4970NMb=582Nm 93.12 个位置数据表:滑块运动线图:4.齿轮机构设计:(1)确定变位齿轮的类型:(设计参数如下)齿轮不发生根切的最少齿数为 17,Z1=1317,因此齿轮 1 发生跟切,故采用变位修正得到变位齿轮。这里我们采用高度变位齿轮。(2)变位系数的确定:变位系数X1=0.3mm X2=-0.3mmZ1=13Z2=39位置123456V00.4170.6690.7830.7790.664a6.5994.1932.3050.671-0.765-2.211位置789101112V0.421-0.004-0.631-1.236-1.243-0.619a-4.138-6.818-8.824-5.2105.2158.983Z1Z2m121339610 齿轮 1:Xmin=ha*(Zmin-Z)/Zmin=0.235mm 取变位系数 X1=0.3mm X2=-0.3mm =20 (3)高度变位齿轮尺寸数据的确定:齿轮 1:(正变位)X1=0.3 基圆直径:db1=mZ1cos20=73.29mm 分度圆直径:d1=mz1=78mm 齿顶高:ha1=(ha+x1)m=7.8mm 齿根高:hf1=(ha+c-x1)m=5.7mm 齿顶圆直径:da1=d1+2ha1=97.6mm齿根圆直径:df1=d1-2hf1=66.6mm 齿厚:s=(/2+2X1tan)m=10.74mm 齿槽宽:e=(/2-2X1tan)m=8.11mm 齿轮 2:(负变位)X2=-0.3基圆直径:db2=mZ2cos20=219.87mm 分度圆直径:d2=mz2=234mm 齿顶高:ha2=(ha+x2)m=4.2mm 齿根高:hf=(ha+c-x)m=9.3mm齿顶圆直径:da2=d2+2ha2=242.4mm齿根圆直径:df2=d2-2hf2=215.4mm 齿厚:s=(/2+2X2tan)m=8.11mm 齿槽宽:e=(/2-2X2tan)m=10.74mm 中心距:d1/2+d2/2=156mm 齿距:P=m=18.85mm (4)渐开线画法:(一)将基圆以 5等分,点为 1,2,3,4,5,6(二)做 1,2,3,4,5,6 的切线(三)使切线长度等于圆弧长度(四)直到渐开线与齿顶圆相交,描点完成 (5)特殊点说明:齿轮 1:db1=73.29mmd1=78mmha1=7.8mmhf1=5.7mmda1=97.6mmdf1=66.6mms=10.74mme=8.11mm齿轮 2:db2=219.87mmd2=234mmha2=4.2mmhf=9.3mmda2=242.4mmdf2=215.4mms=8.11mme=10.74mm中 心 距:156mm齿距:18.85mm11N1,N2:两齿轮基圆公切线与基圆交点B1,B2:两齿轮基圆公切线与两齿轮齿顶圆交点P:两齿轮公切线与 O1,O2 交点四设计体会通过一段时间的设计,让我对所学知识得到了更深的理解,也学会了运用各种资料、工具,熟练了 CAD 等各个工具的使用。也在加深所学内容印象的同时学会了很多延伸的知识。这也离不开老师的辛勤指导,在此对老师表示深沉的敬意。五参考文献机械原理课程设计 华中科技大学出版社 刘毅主编
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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 一概述设计项目(1)二机构简介 设计题目及设计数据(2)三设计内容 1.导杆机构的设计(3)2.动态静力分析(6)3.12 个位置数据表(9)4.齿轮机构设计(9)四设计体会(11)五参考文献(11)1一一.概述(一)机构机械原理课程设计的目的:机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练,是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于:()进一步加深学生所学的理论知识,培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。()使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。()使学生得到拟定运动方案的训练,并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。(二)机械原理课程设计的任务:机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构(连杆机构、齿轮机构以及其他机构)进行设计和运动分析、动态静力分析,并根据给定机器的工作要求,在此基础上设计、齿轮;或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务,绘制必要的图纸,编写说明书。(三)机械原理课程设计的方法:机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观;解析法精度较高。根据教学大纲的要求,本设计主要应用图解法进行设计。二(一)机构简介:牛头刨床是一种作直线往复运动的刨床,滑枕带着刨刀,因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。牛头刨床主要用中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动,故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动,滑枕基本上是匀速运动。于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。2二设计题目:牛头刨床设计数据如下:设 计内容导杆机构运动分析符号n2lO2O4lO2AlO4BlBCLO4S4XS6ys6单位r/min mm方案64350905800.3lO4B0.5lO4B20050导杆机构的动态静力分析及齿轮机构的设计G4G6PypZ1Z2m12 Nmmmm22080090008013396 3 三.设计内容7 位置的机构简图如图:(一)导杆机构的设计:VA2=0.60m/sVA3=0.60m/s 对 7 位置进行速度分析(计算过程如下)由已知数据 n2=64r/min,得 2=264/60(rad/s)=32/15rad/s1.求 c 点速度:(1)确定构件 3 上 A 点的速度:构件 2 与构件 3 用转动副 A 相联,所以 A3=A2。又 A2=2lO2A=0.0932/15=0.60m/s.(2)求 VA4的速度:选取速度比例尺:v=0.02(m/s)/mm;A4=VA3+VA4A3方向:BO4AO2 BO4 大小:?2lO2A?用图解法求解如图一:4 VA4=0.30m/sVC=0.452m/sVCB=0.103m/s (图一)由速度多边形 Pa4a3得:VA4=vlPa4=0.30m/s VA4A3=vlpa3a4=0.52m/s 求 BO4 的角速度 4=7.82 曲柄位于起点 1 时,此时AO2O4=75.10,当曲柄转到 7 位置时,AO2O4=105 杆 BO4 的角速度 4:4=VA4/lBO4=-0.787rad/s 杆 BO4 的速度 VB:VB=4lBO4=0.456m/s(3)求 C 点速度 VC:VC=VB+VCB方向:X-XBO4BC大小:?4lO4B?用图解法求解如图二:(图二)由 速 度5多边形 Pbc 得:VC=vPC=0.452m/s VCB=vPB=0.103m/s对 4 位置进行加速度分析:2.求 C 点加速度:(1)求 aA4:取加速度比例尺 a=0.02(m/s2)/mm;atA4 +anA4 =aA3 +acA4A3 +arA4A3 方向:BO4 BO4 AO2 BO4 BO4 大小:?42lAO4 22lAO2 24VA4A3?用图解法求解如图三:则 arA4A3=ala4ca3a4ra3=1.45m/s atA4=alan4at4=0.28m/s,aA=0.75m/s(2)求 B 点加速度 aB:构件 4 的角加速度 BO4=atA4/lAO4=-7.82rad/s anB=42lBO4=4.53m/s2 aB=4.54m/s2(3)求 C 点加速度:anC +atC =anB +atB +atCB +anCB 大小:/X-X BO4 BO4 BC CB 方向:/?4.53m/s2 BO4lBO4?V2BC/lBC=0.06m/s2用图解法求解如图四:aB=0.4.54m/s2aC=4.48m/s2Xc=280.639mm则atCB=0.30m/s2 6atC=4.48.m/s2 aC=4.48m/s2 此时 C 点的位移为 XC=280.639mm3.对位置 7 进行动态静力分析:(1)5,6 杆组动态静力分析,力分析图如下:对 C 点列力矩平衡方程,有:MC=0,则 FR16lx+F16ys6-FryF-G6XS6=0 则 lx=577mm 因构件 5 为二力杆,只对构件 6 进行受力分析即可,首先列力平衡方程,有 FR65=-FR56,FR65=-FR45 由F=0,有 FR16+Fr+FI6+G6 +FR56=0 方向:X-X X-X X-X 竖直向下 BC 大小:?9000N 365N 800N?用图解法求解力多边形如下:(F=40N/mm)lx=577mmFR56=9391NFR16=1498N则FR56=9040N,FR16=320N(2)3,4 杆组动态静力7分析,受力分析图如下:则 FR54=-FR45,FR34=-FR43 由MO4=0,有 FR54lh1+FI4lh2+G4lh3-FR34lO4A=0 得 FR34=13826N再对构件 4 力平衡方程,求出机架对构件 4 的反力 FR14。由F=0,有 FR54+G4+FI4+FR34+FR14=0 方向:BC X-X aA4 O4B?大小:9391N 220N 50.91N 13826N?用图解法求解力多边形如下:(F=40N/mm)则 FR14=4972N(4)对曲柄 2 进行动态静力分析,受力分析图如下:8有 FR34=-FR43,FR43=-FR23由 FR12+FR32=0 得 FR12=13862N由MO2=0,有 FR32lh-Mb=0,得 Mb=582Nm FR34=13826NFR14=4970NMb=582Nm 93.12 个位置数据表:滑块运动线图:4.齿轮机构设计:(1)确定变位齿轮的类型:(设计参数如下)齿轮不发生根切的最少齿数为 17,Z1=1317,因此齿轮 1 发生跟切,故采用变位修正得到变位齿轮。这里我们采用高度变位齿轮。(2)变位系数的确定:变位系数X1=0.3mm X2=-0.3mmZ1=13Z2=39位置123456V00.4170.6690.7830.7790.664a6.5994.1932.3050.671-0.765-2.211位置789101112V0.421-0.004-0.631-1.236-1.243-0.619a-4.138-6.818-8.824-5.2105.2158.983Z1Z2m121339610 齿轮 1:Xmin=ha*(Zmin-Z)/Zmin=0.235mm 取变位系数 X1=0.3mm X2=-0.3mm =20 (3)高度变位齿轮尺寸数据的确定:齿轮 1:(正变位)X1=0.3 基圆直径:db1=mZ1cos20=73.29mm 分度圆直径:d1=mz1=78mm 齿顶高:ha1=(ha+x1)m=7.8mm 齿根高:hf1=(ha+c-x1)m=5.7mm 齿顶圆直径:da1=d1+2ha1=97.6mm齿根圆直径:df1=d1-2hf1=66.6mm 齿厚:s=(/2+2X1tan)m=10.74mm 齿槽宽:e=(/2-2X1tan)m=8.11mm 齿轮 2:(负变位)X2=-0.3基圆直径:db2=mZ2cos20=219.87mm 分度圆直径:d2=mz2=234mm 齿顶高:ha2=(ha+x2)m=4.2mm 齿根高:hf=(ha+c-x)m=9.3mm齿顶圆直径:da2=d2+2ha2=242.4mm齿根圆直径:df2=d2-2hf2=215.4mm 齿厚:s=(/2+2X2tan)m=8.11mm 齿槽宽:e=(/2-2X2tan)m=10.74mm 中心距:d1/2+d2/2=156mm 齿距:P=m=18.85mm (4)渐开线画法:(一)将基圆以 5等分,点为 1,2,3,4,5,6(二)做 1,2,3,4,5,6 的切线(三)使切线长度等于圆弧长度(四)直到渐开线与齿顶圆相交,描点完成 (5)特殊点说明:齿轮 1:db1=73.29mmd1=78mmha1=7.8mmhf1=5.7mmda1=97.6mmdf1=66.6mms=10.74mme=8.11mm齿轮 2:db2=219.87mmd2=234mmha2=4.2mmhf=9.3mmda2=242.4mmdf2=215.4mms=8.11mme=10.74mm中 心 距:156mm齿距:18.85mm11N1,N2:两齿轮基圆公切线与基圆交点B1,B2:两齿轮基圆公切线与两齿轮齿顶圆交点P:两齿轮公切线与 O1,O2 交点四设计体会通过一段时间的设计,让我对所学知识得到了更深的理解,也学会了运用各种资料、工具,熟练了 CAD 等各个工具的使用。也在加深所学内容印象的同时学会了很多延伸的知识。这也离不开老师的辛勤指导,在此对老师表示深沉的敬意。五参考文献机械原理课程设计 华中科技大学出版社 刘毅主编
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