牛头刨床运动方案一位置4.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：1、概、概 述述1.1 牛头刨床简介.21.2 运动方案分析与选择32、导杆机构的运动分析、导杆机构的运动分析设计数据设计数据.42.1 位置 4 的速度分析52.4 位置 4 的加速度分析63、导杆机构的动态静力分析、导杆机构的动态静力分析3.1 位置 4 的惯性力计算93.2 杆组 5,6 的动态静力分析93.3 杆组 3.4 的动态静力分析113.4 平衡力矩的计算.133.5 十二个位置数据表.144、齿轮机构设计齿轮机构设计155、小结与体会小结与体会1611.概述概述一、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。（）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。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、凸轮机构、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，在此基础上设计凸轮、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、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。21.1 牛头刨床的简介一机构简介：机构简图如上所示：牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。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 1-2-3-4-5-6 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，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，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。棘 轮工 作 台电 动 机O99EDA8O4O2O11工 件牛 头 刨 床 机 构 简 图d0Z0d0Z2Z1Z1on2on031.2 运动方案分析与选择1.2 运动方案分析与选择运动机构简图方案分析:1.机构具有确定运动.自由度为 F=3n-(2Pl+Ph)=35-(27+0)=1;2.通过曲柄带动摆杆导杆机构和滑块使刨刀往复运动,实现切削功能,能满足功能要求.3.工作性能,工作行程中刨刀速度较慢,变化平缓,符合切削要求,摆动导杆机构使其有急回作用,可满足任意行程速比系数 k 的要求;4.传递性能,机构传动转角为 90,传动性能好,能承受4较大的载荷,机构运动链较长,传动间隙较大;5.动力性能,传动平稳,冲击震动较小6.结构和理性,结构简单合理,尺寸和质量也较小,制造和维修较容易7.经济性,无特殊工艺和设备要求,成本较低.综上所述,选该方案.2导杆机构的运动分析（位置导杆机构的运动分析（位置 4 号）号）（选择方案一）52.1 位置 4 的速度分析 数据：n2=60r/min,LO2O4=380mm,LO2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=0.25LO4B,LO4S4=0.5LO4B对位置对位置 2：选取尺寸比例尺l=0.004m/mm，作机构运动简图。Lo4A=0.485783m速度分析速度分析：取构件 3 和 4 的重合点（A2，A3，A4）进行速度分析。对构件 2：VA2=2LO2A=（60X2）/60 x0.11=0.6908 m/s对构件 3：构件 3 和构件 2 在 A 处构成转动副，VA3=VA2=0.6908 m/s对构件 4：VA4=VA3+VA4A3大小：？0.6908？方向：AO4 AO2 /AO4取速度极点 P，速度比例尺v=0.005397（m/s）/mm。作速度多边形如下图所示。计 算 结果Lo4A=0.485783mVA2=0.6908 m/s6得：VA4=0.67195954m/s，4=VA4/LO4A=0.67195954/0.485783=1.38428 rad/sVA4A3=0.15773765m/sVB4=4 X LO4B=1.38428*0.54=0.747508 m/sVB5=VB4=0.747508m/s对构件 4：VC5=VB5+VC5B5大小：？0.747508?方向：/XX o4B CB取速度极点 P，速度比例尺v=0.01（m/s）/mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.7497054 m/s2.2 位置 4 的加速度分析对构件 2：aA2=w2 LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，aA3=aA2=4.338224 m/s对构件 4：aA4=a A4n +a A4=aA3+a A4A3k +a A4A3r大小：?42lO4A?方向：?BA O4B AO2 O4B /O4B 取加速度极点p，加速度比例尺 a=0.025（m/s）/mm。VA4=0.67195954m/s 4=1.38428 rad/sVA4A3=0.15773765m/sVB4=0.747508 m/sVC5=0.7497054m/s aA2=4.338224 m/saA3=4.338224 m/s7a A4A3k=0.43671 m/s=0.93087 m/s=0.55487174 m/s =1.083698m/s4=a A4t/lO48a A4A3k=24A4 A3=2*1.38428*0.15773765=0.43671 m/s=424AOl=1.38428*1.38428*0.485783=0.93087m/s作加速度多边形如上图所示。得：=0.55487174m/s，=1.083698m/s用加速度影象法求得4=a A4t/lO4A=0.55487174/0.485783=1.14222aB5=aB4=aA4LO4B/LO4A=1.20464889m/s对构件 5：:aC5=aB5 +aC5B5n+aC5B5大小:？方向：xx CB CB取加速度极点p，加速度比例尺ua=0.0025（m/s）/mm。作加速度多边形如上图所示。得：=0.63605962/s,=0.63605962/sA=1.14222aB5=1.20464889m/s=0.63605962/s,93.导杆机构的动态静力分析导杆机构的动态静力分析位置位置 4数据：数据：G4=200N，G6=700N，P=7000N,JS4=1.1 kg.m2位置位置 2：对各构件进行受力分析，按静定条件将机构分解为两个基本杆组及作用有未知平衡力的构件 2，并有杆组进行分析。3.1 位置 2 的惯性力计算对构件对构件4:惯性力FI4=m4aS4=(G4/g)aS4=200/9.8*0.602323=12.292306N，对构件对构件6:惯性力FI6=m6aC6=(G6/g)aC6=700/9.8*0.57420367=41.014548N，3.2 杆组 5,6 的动态静力分析示力体示力体力多边形 FI4=12.292306NFI6=41.014548N 10又F=P+G6+FI6+FR45+FR16=0，作为多边行如图所示，N=20N/mm。由力多边形可得：FR45=FR45N=10*706.211626=7062.11626N FR16=FR16N=10*15.447259=154.47259NFR45=7062.11626NFR16=154.47259NFR54=7062.11626NF R23=7846.486793N113.3 杆组 3,4 的动态静力分析示力体如下图MS4=JS4S4=1.256443Nm(逆时针)对 O4 点取矩得：M o4=FR54*hO4B+MS4+FI4*hs4A+G4*hS4A-F R23ho4A。=0F R23=7846.486793N力多边形12由F=0，作力的多边形如上图所示，N=20N/mm。得：Fr14=812.52462NFR12=FR32=FR23=7846.486793N3.4 平衡力矩的计算在右图中，对 o2 点取矩得：o2=7846.486793*0.10709533=840.3220924N.mFr14=812.52462N Mo2=840.3220924 N.m 133.5 虚位移原理3.5 虚位移原理所有外力的功率和为 0，Np+Ni6+NG4+Ni4+NM=0Np=|P|Vc|cos180=-7000*0.7497054=-5247.9378Ni6=|Fi6|Vc|cos180=-41.014548*0.7497054=-30.7488281NG4=0.5|G4|VB|cos93.20429428 =-0.5*200*0.747508*0.06634873=-4.95962065Ni4=|Fi4|Vi4|cos120.7647809=-12.292306*0.67195954*0.511514715=-4.22507720NM=Mb2把数据代入上式，得平衡力矩 Mb=842.0177271Mb=842.0177271143.6 十二个位置数据表3.6 十二个位置数据表4.齿轮机构的设计齿轮机构的设计已知电动机、曲柄的转速 n,o、n2，皮带轮直径d,o、d,o，某些齿轮的齿数 z，模数 m。分度圆压力角；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动。要求 计算齿轮 z2的齿数，选择齿轮副 z1-z2的变位系数，计算这对齿轮的各部分尺寸，用 2 号图纸绘制齿轮传动的啮合图。步骤:(1)首先根据已知的条件求出 z2的齿数。由 ioo=do/do=no/no=1440/no ,得 no =480 io o2=no/n2=z2*z1/zo z1=480/60=z2*40/20*10=8,得出：z2=40方案 123456789101112Vc00.3990.6390.7500.7490.6520.4450.062-0.552-1.222-1.295-0.628ac6.0113.7382.0710.618-0.599-1.748-3.368-5.966-8.505-6.0984.9488.90440-0.774-1.197-1.384-1.395-1.230-0.841-0.1181.0442.2932.3931.2094-11.939-6.898-3.486-1.1300.8793.1596.40011.25216.14710.805-8.807-16.36815对小齿轮实行正变位，对大齿轮实行负变位，且是等变位，经计算并分析后取变位系数 X1=X2=0.5再根据齿轮各部分尺寸相关计算公式得到齿轮的基本参数如下：节圆直径 d1=m12*Z1=6*1060mm d2=m12*Z2=6*40=240mm 基圆半径 r1b=r1*。20cos=36.64mm r2b=r2*。20cos=109.9mm 齿顶高 h1a=(h*a+x)m12=(1+0.5)*6=9mm h2a=(h*a-x)m12=(1-0.5)*6=3mm 齿根高 h1f=(h*a+c*-x)m12=(1+0.25-0.5)*6=4.5mm h2f=(h*a+c*+x)m12=(1+0.25+0.5)*6=10.5mm 齿顶圆半径 r1a=r1+h1a=30+9=39mm r2a=r2+h2a=120+3=123mm齿根圆半径 r1f=r1-h1f=30-4.5=25.5mm r2f=r2-h2f=120-10.5=109.5mm齿厚 s1=m/2+2mx。20tan=11.6mm s2=m/2+2m(-x)。20tan=7.2mm16小结与体会小结与体会经过四天的奋战，我们小组的机械原理课程设计总算告一段落。在这五天内，我们小组共同努力，集思广益，虽然时间很短，但在这段时间内我个人学到了不少东西，也第一次把课上学的理论知识运用到了实际应用中。刚开始接到老师布置的课题，以及听了老师对于这次课设的要求，觉得这次课程设计也许是一个不可能完成的任务。因为凭我们有限的知识，是想不出那么多种机构的，即使想出来一种，也不一定符合要求。其实这次课程设计的每个步骤都能让我们学到很多东西，领悟很多道理，能发现自己光是能解决课本上的死题目是远远不够的。就拿确定机构形式后的计算来说，就需要我们对机械结构分析方面的知识的融会贯通，知道要在什么时候用什么知识点来解决问题。而且，有些计算光靠一个人是不够的，需要全组成员的一起计算并且验证等等，是一个工作量浩大的工程。课程设计之前，我以为一切都是那么的理所当然，生活中看见的基本机构也不屑一顾，现在经过课程设计之后才知道，不管多么简单的东西都是要经过工程师们的精心计算的，这让我感到以后的学习道路还很漫长，要学的东西还是非常多的。在设计结束后，再回过头来看，发现一开始感到的困难现在想想也没有当初那么的恐怖。正所谓万事开头难，只要一开始抱着克服重重困难的决心，一切都会迎刃而解的。