牛头刨床运动方案二位置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：机械设计制造及其自动化 182 班 学生姓名学生姓名：王某某 指导教师指导教师 目录一、机构简介与设计数据.1二、导杆机构的运动分析12 位置的速度、加速度分析.3 1、位置 12 的速度分析.32、位置 12 的加速度分析.5三、动态静力分析.71、各构件惯性力、惯性力矩.73、力分析.7四、12 位置数据表.10五、齿轮机构设计.10 1、确定变位齿轮的类型.102、变位系数的确定.103、高度变位齿轮尺寸数据的确定.114、渐开线画法.125、特殊点说明.126、重合度.12六、设计心得及参考文献.131、设计心得.132、参考文献.13设 计 说 明 书第 1 页一、一、机构简介与设计数据机构简介与设计数据牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，主要由齿轮机构，导杆机构和凸轮机构等组成，如图所示。电动机经过减速装置（图中只画出了齿轮z1，z2）使曲柄 2 转动，再通过导杆机构 2-3-4-5-6 带动刨头 6 和刨刀作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有急回运动。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工作的表面加工质量。刀具与工作台的进给运动，是由固结于轴 O2上的凸轮驱动摆动从动件 O7D 和其他有关机构（图中未画出来）完成的。为减小机器的速度波动，在曲柄轴 O2上安装一调速飞轮，切削阻力如图所示。设 计 说 明 书第 2 页 原始数据设计内容导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析及齿轮机构的设计符 号2n42OOlAOl2BOl4BCl44SOl6Sx6SyJs44G6GPPy1z102z12m单 位r/minmmkgm2Nmmmm方案60380110 5400.25BOl40.5BOl4240 501.1200 700 70008010406方案64350905800.3BOl40.5BOl4200 501.2220 800 90008013396方案72430110 8100.36BOl40.5BOl4180 401.2220 620 800010015386设计数据分析计算：已知：lO2O4350mm lO2A90mm lO4B580mm（1）求 lBClBC0.3lO4B174mm（2）求杆摆角8.2935090arcsin2llarcsin2422OOAO（2）求导路到 O4的距离 H）（2cos-1lh4BOmm25.5702hlH4BO设 计 说 明 书第 3 页二、导杆机构的运动分析二、导杆机构的运动分析12 位置的速度、加速度分析位置的速度、加速度分析1.位置位置 12 的速度分析的速度分析已知：n264r/min（1）求）求 vA3s/rad699.66064260n222方向：逆时针vA3r=lO2A2=0.096.699=0.603m/s（2）求）求 vA4vA4 =vA3 +vA4A3方向：O4A O2A /O4A大小：？lO2A2？选取速度比例尺 v=0.02（m/s）/mm，作速度矢量图可得vA4=v4pa=0.0216.34=0.327m/s方向：pa4108.12952.0327.0lvO4AA44rad/s方向：逆时针vA3A4=v43aa=0.0225.02=0.5m/s方向：a3a4vA3=0.603m/svA4=0.327m/svA4A3=0.500m/svB=0.645m/svC=0.630m/svCB=0.129m/svs4=0.322m/s设 计 说 明 书第 4 页（3）求）求 vB由速度影像原理知，b 点应位于 pa4延长线上pb=mm24.324.16295580pall4O4AO4BvB=vpb=0.0232.24=0.645m/s（4）求）求 vCvC =vB +vCB方向：O4B BC大小：？作速度矢量图可得vC=vpc=0.0231.52=0.630m/s方向：pcvCB=vbc=0.026.42=0.129m/s方向：bc5=s/rad741.0174.0129.0lvBCCB方向：逆时针（5）求）求 vs4由速度影像原理知，s4点位于 pb 的中点vS4=v4ps=0.0216.12=0.322m/s方向：ps4设 计 说 明 书第 5 页2.位置位置 12 的加速度分析（的加速度分析（1）求）求 aA4aA4 =anA4 +atA4 =aA3 +akA4A3 +arA4A3方向：？AO4 O4A AO2 O4A /O4A大小：？lO4A42?lO2A22 24vA4A3?已知：anA4=lO4A42=0.2951.1082=0.36m/s2 aA3=lO2A22=0.096.6992=4.04m/s2 akA4A3=24vA4A3=21.1080.5=1.11m/s2选取加速度比例尺 a=0.05（m/s2）/mm，作加速度矢量图可得atA4=a44an=0.0589.97=4.50m/s2方向：n4a44=244s/rad25.15295.050.4AOtAla方向：逆时针（2）求求 aB由加速度影像原理知，b点应位于 pa4的延长线上mm3.17718.90295580444apllbpAOBOaB=abp=0.05177.3=8.87m/s2aA3=4.04m/s2anA4=0.36m/s2atA4=4.50m/s2akA4A3=1.11m/s2aB=8.87m/s2aC=8.87m/s2anCB=0.10m/s2atCB=1.17m/s2、设 计 说 明 书第 6 页（3）求）求 aCaC =aB +anCB +atCB方向：CB BC大小：？lBC52?已知：anCB=lBC52=0.1740.7412=0.10m/s2作加速度矢量图 可得aC=acp=0.05177.38=8.87m/s2方向：pcatCB=a cc=0.0523.25=1.17m/s2方向：cc5=2s/rad72.6174.017.1CBtCBla方向：顺时针（4）求）求 aS4由加速度影像原理知，s4点位于 pb的中点aS4=a4sp=0.0588.65=4.43m/s2方向：ps4aS4=4.43m/s24=15.25rad/s25=6.72rad/s2设 计 说 明 书第 7 页三、动态静力分析三、动态静力分析1、各构件惯性力、惯性力矩、各构件惯性力、惯性力矩已知：G4=220N G6=800N JS4=1.2Kgm2 P=0N yp=80mm可得：Fi4=m4aS4=G4aS4/g=2204.43/9.8=99.45N 方向：与 aS4反向 Fi6=m6aC=G6aC/g=8008.87/9.8=724.08N 方向：与 aC反向 Mi4=JS44=1.215.25=18.30Nm 方向：逆时针 lh4=Mi4/Fi4=18.30/99.45=184.0mm2、力分析（、力分析（1）以）以 5-6 杆组为示力体杆组为示力体5 杆为二力杆，根据平衡条件：FR56=FR45Fi6 +G6 +FR45 +FR16 =0方向：/CB 大小：？选取比例尺 l=10N/mm,作力分析多边形Fi4=99.45NFi6=724.08NMi4=18.30Nlh4=184.0mmlx=0.15mFR16=817.2NFR45=704.5NFR54=704.5NFR56=704.5N设 计 说 明 书第 8 页可得FR16=ll16=817.2NFR45=ll45=704.5NFR56=FR45=704.5N5-6 杆对 C 点求矩：FR16lx+Fi6xS6-G6yS6=0得 lx=0.150m（2）以）以 3-4 杆组为示力体杆组为示力体得 FR54=FR45=704.5N4 杆对 O4点取矩FR54lh1+Fi4lh2+G4lh3-FR34lO4A=0得 FR34=1481NFR23=FR32=FR34=1481NFR34=1481NFR23=1481NFR32=1481NFR12=1481NFR14=651.7NMb=71.89Nm设 计 说 明 书第 9 页根据平衡条件：FR54 +Fi4 +G4 +FR34 +FR14 =0方向：/BC O4A？大小：？选取比例尺 F=10N/mm，作力分析多边形得 FR14=Fl14=1065.17=651.7N（3）以）以 2 曲柄为示力体曲柄为示力体根据平衡条件:FR12=FR32=1481NMb-FR32lA=0得 Mb=71.89Nm方向：逆时针设 计 说 明 书第 10 页四、四、12 位置数据表位置数据表位置123456789101112vc(m/s)00.4170.6680.7830.7740.6600.45200.6301.1351.2440.630ac(m/s2)6.504.202.300.670.802.704.486.808.805.654.988.87x(mm)0295591201802372812982751959825五、齿轮机构设计五、齿轮机构设计1、确定变位齿轮类型、确定变位齿轮类型设计参数：z1=13 z2=39 m12=6齿轮不发生根切的最少齿数为 17，z1=1317，因此齿轮 1 发生根切，故采用变位修正得到变位齿轮。这里采用高度变位齿轮，其优点：提高齿轮承载能力，小齿轮正变位，大齿轮负变位，使大小齿轮强度趋于相同。2、变位系数的确定、变位系数的确定xmin=mmzzzha235.017)13171)(minmin*（这里取变位系数综合：（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=0.3mm x2=-0.3mm =20设 计 说 明 书第 11 页3、高度变位齿轮尺寸数据的确定齿轮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=mz1cos=73.30mm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=93.6mm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齿轮齿轮 2：（负变位）x2=-0.3基圆直径：db2=mz2cos=219.89mm分度圆直径：d2=mz2=234mm齿顶高：ha2=(ha*+x2)m=4.2mm齿根高：hf2=(ha*+c-x2)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：2221dd156mm齿距：p=m=18.85mm设 计 说 明 书第 12 页4、渐开线画法、渐开线画法（1）将基圆以 5差等分，点为 1,2，（2）作 1,2，切线（3）使切线长度等于圆弧长度（4）直到渐开线与齿顶圆相交，描点完成5、特殊点说明、特殊点说明N1、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 O1O2交点6、重合度、重合度（1）公式：2)tan(tan)tan(tan2211zz1.499（2）测量：bPBB211.512啮合角：=201齿轮 1 齿顶圆压力角：1=382齿轮 2 齿顶圆压力角：2=25设 计 说 明 书第 13 页六、设计心得及参考文献六、设计心得及参考文献1、设计心得1、设计心得通过这次的机械原理课程设计，我提前接触了计算机辅助绘图软件 CAD，并初步学习了使用它的方法，虽然操作不够熟练，但相比之前的一窍不通，还是有进步的。作为自己的第一次课程设计，不足之处肯定很多，比如设计里涉及到许多专业知识，在设计过程中，我发现我并不能很熟练的运用它们，这就导致了我设计进度慢、容易出错、情绪压力大等等。但是这次实践帮助我复习了以前所学的知识，加深了对所学知识的印象；小组成员之间的互帮互助也让我感受到了合作的精神与团队的力量。希望在今后的设计中，我能弥补自己的不足，尽可能的完善自我。感谢老师的教导！2、参考文献2、参考文献机械原理课程设计曲继方主编，机械工业出版社