機(jī)械原理設(shè)計終結(jié)版.

1、目錄一、概述1 課程設(shè)計的題目2 課程設(shè)計的任務(wù)和目的3 課程設(shè)計的要求二、機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)1 機(jī)構(gòu)簡介2 設(shè)計數(shù)據(jù)三、設(shè)計內(nèi)容1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析3. 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計4. 課程設(shè)計的數(shù)據(jù)四、課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運動分析2凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計3.齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計五、小結(jié)、概述1課程設(shè)計的題目此次課程設(shè)計的題目是：牛頭刨床的主傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .2. 課程設(shè)計的任務(wù)和目的1) 任務(wù)： 牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運動方案的確定； 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析； 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計； 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計2) 目 的：機(jī)械原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運動方案設(shè)計能力 的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)

2、械原理課程學(xué)習(xí)過程中的一個重要實踐環(huán) 節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)， 進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué) 的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與本課程有 關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實際問題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的 步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學(xué)和動力學(xué)的分 析和整體設(shè)計等，并進(jìn)一步提高計算、分析，計算機(jī)輔助設(shè)計、繪圖 以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。3. 課程設(shè)計的要求牛頭刨床的主傳動的從動機(jī)構(gòu)是刨頭， 在設(shè)計主傳動機(jī)構(gòu)時，要 滿足所設(shè)計的機(jī)構(gòu)要能使牛頭刨床正常的運轉(zhuǎn)，同時設(shè)計的主傳動機(jī)圖1牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡圖及阻力曲線圖構(gòu)的行程要有急回運動的特性，以及很好的動力特性。

3、盡量是設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡單，實用，能很好的 實現(xiàn)傳動功能。二、機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)1 .機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖1（a）。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪 &刨床工作時， 由導(dǎo)桿機(jī)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(jī)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(jī)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(jī) 構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連

4、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(jī)容量。巧6)2.設(shè)計數(shù)據(jù)表i設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析符號n2Lo2O4Lo2ALo4BLbcLo4S4Xs6YS6GG6PYpJs4單位r/minmmNmmkgm2方I603801105400.25L 04b0.5L 04B240502007007000801.

5、1n64350905800.3L 04B0.5L 04B200502208009000801.2案m724301108100.36L 04b0.5L 04B1804022062080001001.2設(shè)計內(nèi)容飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計符號5n。Z1Z0 ”乙Jo2J o1Jo"Jo'書 maxl o9Da ©© s©'單位r/minKgn2ommo方I0.1514401020400.50.30.20.21512540761075n0.1514401316400.50.40.250.21513538701070案m0.161440151

6、9500.50.30.20.21513042751065設(shè)計內(nèi)容齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計符號do'do”m)12mo ” 1'a書 max單位mmo方I10030063.52015n100300642015案m10030063.52015三、設(shè)計內(nèi)容1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析已知 曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路圖1牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡圖及阻力曲線圖x- x位于導(dǎo)桿端頭B所作圓弧高的平分線上（圖2所示）。要求 作機(jī)構(gòu)的運動簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩個位置的速度、加速度多邊形 以及刨頭的運動線圖。以上內(nèi)容與后面動態(tài)靜力分析一起畫在 1號圖 紙上（參考圖例1）。曲柄位置圖的作法為圖2取1和8

7、為工作行程起點和終點所對 應(yīng)的曲柄位置，T和7為切削起點和終點所對應(yīng)的曲柄位置，其 余2、3- 12等，是由位置1起，順3 2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的 位置。圖2曲柄位置圖2導(dǎo)桿機(jī)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（圖1, b）。要求 按表2所分配的第二行的一個位置，求各運動副中反作用力及 曲柄上所需的平衡力矩。以上內(nèi)容作在運動分析的同一張圖紙上（參考圖例1）。表2 機(jī)構(gòu)位置分配表學(xué)生編號123456789101112131415位置編號12345678910111212378Z68Z121131

8、'1'7'47'89學(xué)生編號161718192021222324252627282930位置編號45678910111212456101211252738645910113凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計已知擺桿9為等加速等減速運動規(guī) 律，其推程運動角©，遠(yuǎn)休止角s,回程 運動角© '（圖3所示），擺桿長度為I09D, 最大擺角® max許用壓力角a （參見表1）; 凸輪與曲柄共軸。滾子半徑，畫出凸輪實際廓線，以上內(nèi)容作在2號圖紙上（參考圖例要求 確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取4）。4. 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計已知 電動機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速n 0、n2，皮帶輪直

9、徑do'、do ”某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m，分度圓壓力角a （參見表1）;齒輪為正 常齒制，工作情況為開式傳動。要求 計算齒輪z2的齒數(shù)，選擇齒輪副z1 z2變位系數(shù)，計算 該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖（參 考圖例3）。四、課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟1 .導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運動分析1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡圖|E4方向 丄04A丄O2A/ 04BB2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運動分析a、曲柄位置“ 7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖， 加速度圖）b、 取曲柄位置“ 7”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2、3、4在A處的轉(zhuǎn)動 副相連，故Va2的大小等于 ®l02A，方向垂直于O2A線，

10、指向與 型 一致。5=2 n 2/6O rad/s=6.7021rad/sU2 = 32 02A= 6.7021 X 0.11m/s=0.7372m/s （丄 O2A）取構(gòu)件2和4的重合點A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得u4= UA2+ U4A2大小 ？"?取速度極點P,速度比例尺M(jìn)v=0.01 (m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-4P Ca 4 jba2圖1 4則由圖 1-4 知，u4=pa4 z=37>0.01 =0.37m/sU4A3 =la3a4 MIo4a=212 mm由速度影像定理得 u5= uB4= uA4 O4B/O4A=0.37 >270 * 212

11、m/s=0.4712 m/s又q= u4 / Io4a=0.37 * 212rad/s=0.001745 rad/s取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得U5= U5+ UC5B5大小 ？V?方向/ XX丄O4B 丄BC其速度多邊形如圖1-4所示，有U5= Pc5 出=1.35 >.01m/s =0.0135m/sLC5B5 = b5c5 MvCB=七5B5 / ICB取曲柄位置“ 7'”進(jìn)行加速度分析，分析過程先從曲柄位置 A處進(jìn)行分析. 取曲柄構(gòu)件2和4的重合點A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程，得3 A4A2k + a A4A2aA4= a aZ*+ a A4 = a A2

12、 +大??？方向？B A 丄 C4B A Q丄OB（向右）/ O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點為p/，加速度比例尺 由=0.05 （ m/s2） /mm,作加速度多邊形1-5P1-5n2圖 1-5 可知，aA4 = W4I04A - a =0.4712 * 270 X212 X).05m/s=0.018m/s2a A4A3 = k 34 aUa A4 =l a4 a4 aUa B4 = a A4 * lo4A Xo4B用加速度影象法求得2a B5 = a B4 = a A4 Xo4b/Io4a= a A4 270/212 m/s =3.65m/s2又ac5B5n = sfcb=0.75 >0.

13、0675 m/s2 =0.09 m/s2取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得ntac5= aB5+ aC5B5 + aC5B5大小 ？“0?方向 / xa/ C f B 丄 BC其加速度多邊形如圖1 5所示，有t"22ac5B5= C5C5 - ap=14 >.05m/s =0.7m/sac5 = Pc aP= 42 >05 m/s? =2.1 m/s22.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計圖3擺桿加速度線圖已知擺桿9為等加速等減速運動規(guī)律，其推 程運動角，遠(yuǎn)休止角s,回程運動角'擺桿 長度lo9D=125mm，最大擺角max=15度，許用壓 力角=40度；凸輪與曲柄共軸。要求 確

14、定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半 徑，劃出土輪世紀(jì)輪廓線。以上內(nèi)容做步驟：1) 根據(jù)從動件運動規(guī)律，按公式分別計算推程和回程的(然后用幾何作圖法直接繪出 (0)及© (9)線圖2) 求基圓半徑r。及凸輪回轉(zhuǎn)中心。2至從動件擺動中心。4的距離lO2O4。按© ( 9 )線圖劃分9 max角時，可將其所對的弧近視看成 直線，然后根據(jù)三角形相似原理，用圖解法按預(yù)定比例分割9 max角所對應(yīng)的弧，自從動件擺動中心 O4作輻射線與各分割點想連，則9 max角便按預(yù)定比例分割。作圖時，如取 卩1= l O4D*卩，貝何直接根據(jù)寧線圖上各縱坐標(biāo)值'在°點的相應(yīng)輻射線上由

15、D點分別向左或右截取各線段，線段所代表的實際長度就等于等于1 6D*寧。截取方向可根據(jù)D點速度方向順著凸輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過900后所指的方向來確定。然后按許用壓力角a作出凸輪軸心的安全 區(qū)，求出凸輪的基圓半徑r0和中心距IO2O4。3）根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)向，擺桿長I O4D，角位移線圖99 （©）圖和以上求得的ro, I O2O4,畫出凸輪理論廓線，并找出其外凸輪曲線最小 曲率半徑Pmin。然后，再選取滾子半徑rg ,畫出凸輪的實際廓線。設(shè)計過程：1）根據(jù)給定的ro=6Omm和擺桿位置畫出從動件的初始位置O9D0,再根據(jù)-線圖畫出從動件的一系位置 O9D'、O9D'、O9D '

16、;、O9D '、O9D '、OgD '、O9D '、。9。'、OgD '、O9D '、O9D '1、O9D '12、O9D '13、O9D '14,，使得/ D0O9D i = i、/ D0O9D ' =2、/ D0O9D ' = 3、/ D0O9D '二 4、/ D0O9D '二 5、/ D0O9D ' =6、/ D0O9D '二 7、/ D0O9D '二 8、/ D0O9D '二 9、/ D0O9D 10 =10、/ D0O9D 1 = 1

17、1、/ D0O9D 12 = 12、/ D0O9D 13 = 13、/ D0O9D 14 =14°2）從基圓上任一點C。開始，沿（-）方向?qū)⒒鶊A分為與圖-'線圖橫軸對應(yīng)的等份，得C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、Cio、C11、C12、C13、C14。過以上各點作徑向射線 OG、OC2、OC3、OC4、OC5、OC6、OC7、OC8、OC9、OC10、OC11、OC12、OC13、W/14。3）以O(shè)為中心及OD'為半徑畫圓弧，分別交OC。和OCi于E' 和Ei,在圓弧上截取EiDi= E'iD'得點Di。用同樣方法，在以O(shè)D

18、2 為半徑的圓弧上截取E2D2二E'D'得點D2，在OD3為半徑的圓弧 上截取E3D3二E3D3得點D3 ,在OD4為半徑的圓弧上截取 E4D4二 E'4D4得點D4，在OD5為半徑的圓弧上截取E5D5二E'5D5得點 D5，在OD6為半徑的圓弧上截取 E6D6= E'D'得點D6，在OD7 為半徑的圓弧上截取E7D7二E'7D7得點D7，在OD8為半徑的圓弧 上截取E8D8= E'8d8得點D8，在OD9為半徑的圓弧上截取 E9D9二 E'D9得點D9 ，在ODio為半徑的圓弧上截取EioDio= E'oD

19、9;10得 點Dio，在ODii為半徑的圓弧上截取EiiDii= E'D'i得點D“， 在ODi2為半徑的圓弧上截取Ei2Di2= E'i2D i2得點Di2，在ODi3 為半徑的圓弧上截取Ei3Di3= E'3d13得點Di3。將D。、Di、D2、 D3、D4、D5、D7、D&、D9、Dio、Dii、Di2、Di3連成曲線便得 到凸輪輪廓曲線。3.齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計已知 電動機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速n °'、匕，皮帶輪直徑d。、do",某 些齒輪的齒數(shù)z,模數(shù)m分度圓壓力角a （參見表1）;齒輪為正 常齒制，工作情況為開式傳動。要求計算齒輪

20、z2的齒數(shù)，選擇齒輪副z1z2變位系數(shù)，計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖（參考圖例3）。設(shè)計內(nèi)容心吿輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計心符號Q血1也'.1業(yè)i J3單位占*戶方42100*3302BQ3后15心i制飛輪轉(zhuǎn)動慣里的確定門凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計衛(wèi)2叫Z：Z/心Jrt*3J, Q歩#1叮，中Q單眇口0農(nóng)方屮】D. 151440410NP20：+-5P0-斧0201. 2154125*仲1075屮k0 1和144E13P咲420.臥口公15Q13SQa10Q案 4 TJ：0. 161440 心1&P1護(hù)5OQ0-52.沖0.20.215"13OQT異1QQ設(shè)計內(nèi)容與步驟大小兩個齒輪的相關(guān)參數(shù)大