牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)9點(diǎn)和2點(diǎn)

1、精密儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題 目 牛頭刨床班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 前言機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門(mén)課程。其基本目的在于：（）進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問(wèn)題的能力。（）使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析設(shè)計(jì)有一較完整的概念。（）使學(xué)生得到擬定運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計(jì)選型與組合以及確定傳動(dòng)方案的能力。（）通過(guò)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù)

2、資料的能力。（5）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考與分析問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)機(jī)械的主體機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、飛輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)凸輪；或?qū)Ω鳈C(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。目錄第1章 概述1.1、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)11.2、課程設(shè)計(jì)的目的11.3、課程設(shè)計(jì)的方法1第2章 牛頭刨床簡(jiǎn)介及工作原理2.1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介22.2 牛頭刨床機(jī)構(gòu)工作原理3第3章 牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析 3.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)43.2 曲柄位置的確定53.3 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析5第4章 牛頭刨床的靜力分析4.1 機(jī)構(gòu)的靜力分析10第5章 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1

3、5參考文獻(xiàn)20第1章 概 述1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)機(jī)械原理課程是高等學(xué)校機(jī)械類(lèi)近機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本、專(zhuān)科學(xué)生較全面地運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)，特別是機(jī)械原理部分已學(xué)過(guò)的知識(shí)的知識(shí)第一次較全面地對(duì)一項(xiàng)工程實(shí)際的應(yīng)用問(wèn)題從任務(wù)分析、調(diào)查研究、方案比較、方案確定、繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，是該課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的在于運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，用創(chuàng)新思想確定出解決工程實(shí)際問(wèn)題的方案及其有關(guān)尺寸，并學(xué)會(huì)將方案繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的能力。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)確定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及動(dòng)力分析，學(xué)會(huì)按任務(wù)進(jìn)行調(diào)研、實(shí)驗(yàn)、查閱技術(shù)資料、設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖等基本技能。在此基礎(chǔ)上初

4、步掌握計(jì)算機(jī)程序的編制，并能用計(jì)算機(jī)解決工程技術(shù)問(wèn)題。學(xué)會(huì)運(yùn)用團(tuán)隊(duì)精神，集體解決技術(shù)難點(diǎn)的能力。1.2 課程設(shè)計(jì)的目的（1） 按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求調(diào)研、比較設(shè)計(jì)的可能方案，比較方案的優(yōu)劣，最終確定所選最優(yōu)設(shè)計(jì)方案（2） 確定桿件尺寸（3） 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；（4） 對(duì)機(jī)械行運(yùn)動(dòng)分析，求出相關(guān)點(diǎn)或相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)，如點(diǎn)的位移、速度、加速度；構(gòu)件的角位移、角速度、角加速度。列表，并繪制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖如位移與原動(dòng)件角曲線；速度與原動(dòng)轉(zhuǎn)角曲線；加速度與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角曲線（5） 根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)飛輪（6） 根據(jù)方案對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，如對(duì)連桿機(jī)構(gòu)按行程速比系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)

5、件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線；對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)比要求設(shè)計(jì)齒輪減速機(jī)構(gòu)，確定齒輪傳動(dòng)類(lèi)型，傳動(dòng)比并進(jìn)行齒輪幾何尺寸計(jì)算，繪制齒輪嚙合圖。按間歇運(yùn)動(dòng)要求設(shè)計(jì)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)等等（7） 要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙（8） 編制設(shè)計(jì)計(jì)算程序及相應(yīng)曲線、圖形；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.3 課程設(shè)計(jì)的方法機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法，大致可分為圖解法和解析法兩種，圖解法的幾何概念氣清晰、直觀，但需逐個(gè)位置分別分析設(shè)計(jì)計(jì)算精度較低；解析法精度高，且可對(duì)各個(gè)位置進(jìn)行迅速分析計(jì)算，但需要有效方便的計(jì)算軟件。隨著計(jì)算機(jī)呃普及，計(jì)算繪圖軟件增多，圖解法除了用人工繪圖分析設(shè)計(jì)，還出現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖解設(shè)計(jì)分析計(jì)算，他的精度也可隨

6、之提高，同時(shí)又保持了形象，直觀的優(yōu)點(diǎn)，因此此法也不失是一種值得提倡的方法。第二章 牛頭刨床簡(jiǎn)介及工作原理2.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí),由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)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)。刨刀每次削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)

7、給運(yùn)動(dòng)，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(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減少主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。圖1-12.2牛頭刨床機(jī)構(gòu)工作原理 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如上圖所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高

8、生產(chǎn)效率。因此，刨床采用具有急回特性的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。第三章牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析3.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時(shí)要求速度較低且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)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(jī)

9、構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來(lái)減小株洲的速度波動(dòng)，以減少切削質(zhì)量和電動(dòng)機(jī)容量。設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析符號(hào)n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6單位r/minmm方案64350905800.3lo4B0.5 lo4B200503.2曲柄位置的確定曲柄位置圖的作法為：取1和8為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位

10、置，1和7為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）。取第方案的第2位置和第9位置（如下圖）3.3機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/mm用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4，1-5，并將其結(jié)果列入表格（1-1） 表格 1-1位置未知量方程 2和9號(hào)位置 VA4 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4BVC C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BCaA aA4 = + aA

11、4= aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小: 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向：BA O4B AO2 O4BO4B（沿導(dǎo)路） acac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BCVc=0.4169272525m/saC=4.137861508m/s22號(hào)位置速度圖：由圖解得：Vc=0.4169272525m/s2號(hào)位置加速度圖由圖解的：aC=4.137861508m/s2Vc=0.6305463m/sac=8.82411923m/s29號(hào)位置速度圖由圖解得：Vc=0.6305463m/s9號(hào)位置加速度圖： 圖1-7有圖解得：ac=8.8241192

12、3m/s2表格（1-2）位置要求圖解法結(jié)果2vc（m/s）0.4169272525ac(m/s²)4.1378615089vc（m/s）0.6305463ac(m/s²)8.82411923各點(diǎn)的速度，加速度分別列入表1-3，1-4中表1-3項(xiàng)目位置24VAVBVc26.702064321.23035810.531600270.285016220.4169272596.7020643281.107913370.324856850.6425897530.6305463單位r/sr/sm/s表1-4項(xiàng)目位置24.042589970.04988621924.380483730.0

13、169435911.855180566.7584372694.042589970.3599132484.532808720.1114611911.250356468.82411923單位F45=AB·N=923.6688×10N=9236.688NFR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313NX=0.6871m第4章 牛頭刨床的靜力分析4.1 機(jī)構(gòu)的靜力分析取“2”點(diǎn)為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作阻力體如圖16所示，=4。 圖16已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.37917m/s2,那么

14、我們可以計(jì)算FI6=- G6/g×ac =-800/10×4.37917=-350.3336N 又F=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作為多邊行如圖1-7所示，µN=10N/mm。FI4=-G4/g×as4=-220/10×3.5424N=-77.9346NMS4=-JS4·S4=-1.2×12.2148 N·m=-14.6577N·mF24=14992.77888N圖1-7由圖1-7力多邊形可得： F45=AB·µN=923.6688×10N=9236.688NFR

15、16= AD·µN=126.7313×10N=1267.313N在圖1-6中，對(duì)c點(diǎn)取距，有MC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0代入數(shù)據(jù)得x=0.6871m 分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示，圖1-8F24=14992.77888NFO4=572.97818×10N=5729.7818N µL=4。 已知： F54=-F45=9236.688N，G4=220NaS4=aA4· lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2

16、=3.5424 m/s2 , 由此可得：FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×3.5424N=-77.9346N MS4=-JS4·S4=-1.2×12.2148 N·m= -14.6577N·m 在圖1-8中，對(duì)O4點(diǎn)取矩得： MA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5×0.9987×0.56109-F24×0.99946×0.34414=0代入數(shù)據(jù)，得F24 =14992.77888N 又 F=F54+F24+FI4+G4

17、+Fo4=0,作力的多邊形如圖1-9，µN=10N/mm FO4=572.97818×10N=5729.7818NM=45.29918N·M 圖1-9由圖1-9可得： FO4=572.97818×10N=5729.7818N 圖1-10由圖1-10可知，µL=1，h2=3.0214mm,則，對(duì)曲柄列平行方程有，MO2=M-F42×h2=0 即M=45.29918 N·M 第5章 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)數(shù)據(jù)單位凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)max15°lO9D135mm38°70°S10° 70

18、76;r061mmlO2O9148mm凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)所依據(jù)的基本原理是反轉(zhuǎn)法原理。設(shè)想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度-w，使其繞軸心O轉(zhuǎn)動(dòng)。這是凸輪于推桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并未改變，但此時(shí)凸輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面隨其機(jī)架O點(diǎn)以角速度-w繞軸心O轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面又在繞機(jī)架O點(diǎn)作勻加速擺動(dòng)。這樣，推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其滾子中心運(yùn)動(dòng)的軌跡即為凸輪的理論輪廓線。以理論輪廓線上一系列點(diǎn)為圓心，以滾子半徑r為半徑，作一系列的圓，在作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪的工作廓線。1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以r0作基圓，再以O(shè)2為圓心，以r=148mm為半徑作轉(zhuǎn)軸圓，在轉(zhuǎn)軸圓上O2左上方任取一點(diǎn)O9。 2、以O(shè)9為圓心，以135mm為半徑畫(huà)弧與基圓交于D點(diǎn)。O9D即為擺動(dòng)從動(dòng)件推程起始位置，再逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)畫(huà)的圓弧，再把圓弧按0、1、4、9、4、1、0分成6份；分別連接和圓弧上的這些點(diǎn)，則得到擺桿的各個(gè)位置角度；再以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫(huà)出推程、遠(yuǎn)休、回程，這三個(gè)階段。再以11.6對(duì)推程