(精品論文)機械原理課程設(shè)計牛頭刨床

機械原理課程設(shè)計機械原理 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：牛頭刨床學(xué) 院、系： 專 業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師姓名： 最終評定成績： 附圖1： 導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析與動態(tài)靜力分析 附圖2： 齒輪機構(gòu)的設(shè)計目 錄一.設(shè)計題目. .4二. 牛頭刨床機構(gòu)簡介. .4三.機構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù). . .5四. 設(shè)計內(nèi)容. .6五. 體會心得.14 一、設(shè)計題目：牛頭刨床1. ）為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急回運動，行程速比系數(shù)在1.4左右。2. ）為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質(zhì)量，在工作行程時，刨刀要速度平穩(wěn)，切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運動。3. ）曲柄轉(zhuǎn)速在64r/min,刨刀的行程H在300mm左右為好，切削阻力約為9000N，其變化規(guī)律如圖所示。二、牛頭刨床機構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖4-1。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量和提高切削質(zhì)量，刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約5H的空刀距離，見圖4-1，b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減小電動機容量。三、機構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù) 3.1機構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時要求速度較低且均勻，以減少電動機容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導(dǎo)桿機構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪機構(gòu)帶動螺旋機構(gòu)，使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來減小株洲的速度波動，以減少切削質(zhì)量和電動機容量。3.2設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析導(dǎo)桿機構(gòu)的動靜態(tài)分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m264350905800.3lo4B0.5lo4B200502208009000801.2飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定齒輪機構(gòu)的設(shè)計無凸輪任務(wù)dnoz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jododo m12mo 1r/minkg.m2mm。0.1514401316400.50.40.250.21003006420四、設(shè)計內(nèi)容4.1 導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點B所作的圓弧高的平分線上。要求 做機構(gòu)的運動簡圖，并作機構(gòu)兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖。以上內(nèi)容與后面的動靜力分析一起畫在1號圖紙上。曲柄位置圖的作法為取1和89為工作形成起點和終點對應(yīng)的曲柄位置，19和79為切削起點和終點所對應(yīng)的位置，其余2，312等，是由位置1起順v2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。步驟：1）設(shè)計導(dǎo)桿機構(gòu)。 按已知條件確定導(dǎo)桿機構(gòu)的未知參數(shù)。其中滑塊6的導(dǎo)路x-x的位置可根據(jù)連桿5傳力給滑塊6的最有利條件來確定，即x-x應(yīng)位于B點所畫圓弧高的平分線上（見圖例1）。2）作機構(gòu)運動簡圖。選取比例尺按表42所分配的兩個曲柄位置(2和8)作出機構(gòu)的運動簡圖，其中2位置用粗線畫出。曲柄位置的做法如圖42；取滑塊6在上極限時所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得十二個曲柄位置，顯然位置8 對應(yīng)于滑塊6處于下極限的位置。再作出開始切削和中止切削所對應(yīng)的1和8兩位置。共計14個機構(gòu)位置。3）作速度，加速度多邊形。選取速度比例尺=0.00773（）和加速度比例尺=0.0498（），用相對運動圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形，并將起結(jié)果列入表。導(dǎo)桿機構(gòu)的速度加速度圖作圖過程1.選取長度比例尺，作出機構(gòu)在位置2 的運動簡圖。 如一號圖紙所示，選取=l/OA（m/mm)進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實際長度，OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機構(gòu)運動完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2.求原動件上運動副中心A的v和a v= l 0.603m/s式中vB點速度（m/s） 方向丄AOa= l=4.04m/s式中aA點加速度（m/s）,方向A O3.解待求點的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對運動與牽連運動和相對運動關(guān)系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點的速度矢量方程 根據(jù)平面運動的構(gòu)件兩點間速度的關(guān)系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件、上瞬時重合點（，）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程：v+ v 方向：丄丄AO 大?。?？ l？（）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點，取矢量pa代表v,則速度比例尺（m s/mm）=0.00773 ms/mm（）作速度多邊形，求出、根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v (m/s)為v=pa=0.603m/s= v/ l=0.74rad/s其轉(zhuǎn)向為順時針方向。=l=0.429 m/sB點速度為，方向與v同向.（）列出C點速度矢量方程，作圖求解V、VV= + V 方向： 水平 丄B 丄BC 大?。?？ l ？通過作圖，確定點速度為V =bc=0.0086m/sVpc=0.421m/s式中V，方向丄BC式中V點速度，方向為pc。解待求點的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度（）列出點加速度矢量方程式牽連速度為移動時絕對加速度牽連加速度相對加速度牽連運動為轉(zhuǎn)動時，（由于牽連運動與相對運動相互影響）絕對加速度牽連加速度相對加速度哥氏加速度要求點加速度，得先求出點加速度，要求出B點的加速度，則需要求出A點的加速度，再根據(jù)A點的加速度作圖求出：a= a + a= a + a+ a方向： ？ 丄 丄大?。?？l？l ? 2v(2)定出加速度比例尺在一號圖紙中取為加速度極點，去矢量a代表a，則加速度比例尺（ms/mm）=0.0498 m/s/mm(3)作加速度多邊形，求出a、a、a，根據(jù)矢量方程圖： 可求出：a=a=2.739m/s a= a l/ l=4.02m/sa= l=1.07m/s(4)列出C點加速度矢量方程，作圖求解a 、a、 a a = a + a + a方向： 水平 BC 丄BC 如圖大?。?？ V/l ? 已求出（如圖）由上式可得： a=4.05m/s將代表a的矢量ka4平移到機構(gòu)圖上的點A4，可知a4的方向為逆時針方向。2、8位置的速度分析表項目位置v2vA2VCBvCVA4A3 VB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向26.6980.6030.0870.4210.5250.4291.36順時針4.040.7807132.6891.074.0586.6980.6030.00920.03090.59520.02710.058順時針4.040.06843.9840.001130.001956.2754. 2 導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。要求 求各運動副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運動分析的同一張圖紙上。步驟:1） 選取阻力比例尺= 50 ，根據(jù)給定的阻力Q和滑塊的沖程H繪制阻力線圖。2） 根據(jù)個構(gòu)件的重心的加速度即角加速度，確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩 ，并將其合為一力，求出該力至重心的距離。 3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運動副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。將所有位置的機構(gòu)阻力，各運動副中的反作用力和平衡力矩的結(jié)果列入表中：動態(tài)靜力分析過程：在分析動態(tài)靜力的過程中可以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個部分。首先說明刨頭的力的分析過程： 對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式： F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16 = 0 方向： x軸 y軸 與a6反向 BC y軸 大?。?9000 800 -m6a6 ? ?以作圖法求得:位置2 R45 = 9350 N R16 = 1125 N 力矩平衡方程式： M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0 我們還可以得到： R45=R65對于搖桿滑塊機構(gòu)可以列出平衡方程式： F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0 方向: BC O4B a4 y軸 ? 大?。?R54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式： M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0 由此可以求得R34的大?。篟34= 13654.5 N 所以： 位置4 R32=13654.5 在搖桿上可以得到R34=-R322位置受力分析表項目位置Fi6Fi4Mi4lh4大小方向235044.3721.21 順時針0.3091單位NN.mm項目位置PN56=N65N54=N54N34=N23My大小方向2 9000 93509350 13654.5 5270.06 順時針單位NN.m4.3. 齒輪機構(gòu)的設(shè)計已知 電動機、曲柄的轉(zhuǎn)速n、n，皮帶輪直徑d、d，某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m。分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動。要求 計算齒輪z的齒數(shù)，選擇齒輪副z- z的變位系數(shù)，計算這對齒輪的各部分尺寸，用2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖。步驟:(1) 首先根據(jù)已知的條件求出z的齒數(shù)。 i= n/ n=z*z/z*z得出：z=39。對小齒輪實行正變位，對大齒輪實行負(fù)變位，且是等變位，經(jīng)計算并分析后取變位系數(shù)X=X=0.3再根據(jù)齒輪各部分尺寸相關(guān)計算公式得到齒輪的基本參數(shù)如下： d= m*Z=6*1378mm d=m*Z=6*39=234mm r=r*=36.64mm r= r*=109.9mm h=(h+x) m=(1+0.3)*6=7.8mm h=(h-x) m=(1-0.3)*6=4.2mm h=( h+c-x)m=(1+0.25-0.3)*6=5.7mm h=( h+c+x)m=(1+0.25+0.3)*6=9.3mm r= r+ h=39+7.8=46.8mm r= r+ h=117+4.2=121.2mmr= r- h=39-5.7=33.3mm r= r-h=117+4.2=121.2mms= m/2+2 mx=10.7mm s= m/2+2 m (-x)=8.11mm五、參考文獻(xiàn)1、機械原理/孫恒，陳作模主編六版北京20012、理論力學(xué)/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編六版北京2002.83、機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書/羅洪田主編北京1986.104、機械原理/東南大學(xué)機械學(xué)學(xué)科組 鄭文緯 吳克堅主編北京1997.7六、心得體會流星的光輝來自星體的摩擦，珍珠的晶瑩來自貝殼的眼淚，成功的背后需要我們?yōu)橹冻龊艽蟮呐?。通過幾天的奮斗，在幾位老師悉心的指導(dǎo)下，在同學(xué)們的密切配合下，我的機械原理課程設(shè)計終于完成了。在此我想向陳迎春老師、江家伍老師、印崧老師、姚天曙老師表示最真誠的感謝。雖然我的設(shè)計可能還有不少的錯誤和誤差，但心中還是無比的喜悅。在這幾天中，我有很多的體驗，同時也有我也找到許多的毛病，比如：專業(yè)知識的不能熟練應(yīng)用，作圖時不圖不是太合理。但是通過這次實踐設(shè)計，我覺