機械原理課程設計指導書

PAGEPAGE10第一章牛頭刨床總體設計（作圖法）任務書一、機械原理課程設計的目的：機械原理課程設計是高等工業(yè)學校機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其基本目的在于：（１）、進一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。（２）、使學生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。（３）、使學生得到擬定運動方案的訓練，并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。（４）、通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。二、機械原理課程設計的任務：機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構（連桿機構、凸輪機構、齒輪機構以及其他機構）進行設計和運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪、齒輪；或?qū)Ω鳈C構進行運動分析。要求學生根據(jù)設計任務，繪制必要的圖紙，編寫說明書。三、機械原理課程設計的方法：機械原理課程設計的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。圖解法幾何概念較清晰、直觀；解析法精度較高。根據(jù)教學大綱的要求，本設計主要應用圖解法進行設計。1設計題目：牛頭刨床）為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急會運動，行程速比系數(shù)在1.4左右。）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)，切削階段刨刀應近似勻速運動。2、牛頭刨床機構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和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，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桿機構。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1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進給運動，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，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。3、設計數(shù)據(jù)圖1機構連續(xù)間隔位置劃分擺動導桿機構的運動分析，動態(tài)靜力分析，要求對機構的連續(xù)12個位置和兩個行程極限位置及兩個切削極限位置共15個位置進行分析。設計題目中有三個方案，全班分三組，每組承擔一個方案。在一個方案組中每個同學對兩個位置進行分析。對分析的結果，全組將結果匯總在一起制表，繪線圖。除運動分析，動力計算的其他題目，沒有位置區(qū)分，每個同學應按要求完成。擺動導桿機構在一循環(huán)中，所連續(xù)間隔位置如圖4：圖中的15個連續(xù)位置是以曲柄在一循環(huán)中的位置表示的。由位置1起順2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。1、8′為行程極限位置1′7′為切削極限位置。4、設計內(nèi)容4.1.導桿機構的運動分析已知數(shù)據(jù)項目方案1方案2方案3序號名稱代號計算式1行程長度H（mm）6006006002機架高度O2O4（mm）3503803803行程速比系數(shù)K1.81.61.84連桿長度BC（mm）0.3BO45擺動導桿長度BO4（mm）H/2/6曲柄長度AO2（mm）O2O47機床有效高度O3O4（mm）8曲柄轉速n（rpm）204060.設計要求（作圖法）對所要求分析的機構位置，繪制機構運動簡圖。用相對運動圖解法求刨刀速度和加速度。匯集本組全部位置的運動分析結果，繪制位移線圖，速度線圖，加速度線圖。每個學生至少要完成兩個位置的運動分析。有關圖解與線圖畫在同一張繪制圖紙上。（1#圖紙）。整理較詳細的計算說明書若干頁。4.2.導桿機構的動態(tài)靜力分析設機架，曲柄，滑塊，導桿，連桿，滑枕構件編號分別為1，2，3，4，5，6已知數(shù)據(jù)序號項目方案11擺動導桿重量（重心在桿中點）G4=220N2擺動導桿轉動慣量（對重心）kg㎡JC4=1.2kg㎡3滑枕重量（N）G6=800N4滑枕重心坐標（mm）05刨削阻力pr（N）pr＝9000N6刨削阻力坐標（mm）0.設計要求（作圖法）用力多邊形法對二個位置進行動態(tài)分析，求各運動副反力和需要作用在曲柄上的平衡力矩，力多邊形和隔離體構件受力分析與運動分析畫在同一張繪圖紙上，并整理計算說明書若干頁。將本組各個位置的平衡力矩匯總，繪制M--￠曲線圖，把運動線圖，M--￠曲線圖與運動分析動力同畫在1#圖紙上。第二章牛頭刨床總體設計（作圖法）指導書一、擺動導桿機構運動分析1、幅面的初步布置取1＃標準圖紙，在全幅面上默分出大約面積相等的幾塊小幅面。每塊分別容納：機構運動簡圖；圖解運動分析（速度分析、加速度分析在一起）；圖解動態(tài)靜力分析；機構運動線圖；M—Φ曲線圖（分析三個位置的在另一張3＃圖紙上）；標題欄。圖幅及標題欄尺寸均按工程制圖標準繪制。開始應用H或2H鉛筆試畫（輕輕細線條），待檢查無誤后用HB鉛筆根據(jù)線條比例加實。2、繪制機構運動簡圖根據(jù)默分的幅面大小和構件實際長度選擇適當?shù)谋壤撸ā?。并按任務書中分配的位置（或有組長指定位置）繪制機構運動簡圖。在同一幅面上，可表示兩個機構位置。一個位置用粗實線，其他位置用虛線，并用雙點劃線畫出機構極限位置時執(zhí)行構件的位置，機架斜線用細實線表示。標出主要尺寸H、h、Ψ。3、圖解運動分析根據(jù)幅面大小，先在草稿紙上按比例試畫速度圖和加速度圖。從而確定恰當?shù)乃俣缺壤擀蘶（）和加速度比例尺μa。用細實線把速度圖和加速度圖繪制在圖紙上，并用影像法確定導桿重心速度和加速度，將結果列于計算說明書的下表中：位置數(shù)據(jù)項目位置代號方向單位VEaEVc4ac4ω4ε44、繪制運動線圖1、按圖4所示的曲柄位置，逐個確定相應C點的位置，以滑枕在工作行程的起始點—為起始位置，逐個量取C點的對應位移，換算成真實長度列于下表。并選取適當?shù)谋壤呒皶r間比例尺（或者曲柄角位移比例尺）做出C點位移曲線、速度曲線、加速度曲線。二、擺動導桿機構動態(tài)靜力分析1、確定切削阻力根據(jù)機構切削阻力曲線，確定機構不同位置上相應的切削阻力。在切削位置極限點1′7′是切削阻力突變的位置。應用兩種不同的阻力對該點進行動態(tài)靜力分析。2、確定慣性力和慣性力偶矩位置數(shù)據(jù)項目位置代號方向單位PI4MI4h4PI6PI4、MI4分別表示擺動導桿的慣性力和慣性力偶矩，h4表示簡化后慣性力P′I4、到重心的距離，PI6表示滑枕的慣性力。3、求解各運動副反力及作用在曲柄上的平衡力矩將所分的機構位置拆分為若干個副離體（組），畫出受力圖。然后選擇合適的力比例尺，用力多邊形法及力矩平衡方程，求出各運動副反力和作用在曲柄上的平衡力矩。4、匯集列表，作M--￠曲線把本組所有位置動態(tài)靜力分析結果匯集，1′7′是切削阻力突變的位置。此位置瞬時發(fā)生工作阻力突變，應把極限位置看作二個位置對待，即有切削阻力與無切削阻力兩種情況，求出相應的平衡力矩及運動副反力。繪制M--￠曲線。機構位置11`2345677`88`9101112R16(N)R56(N)R14(N)R32(N)R12(N)曲柄上平衡力矩M第三章設計計算說明書與學時安排要求設計計算說明書是任何工程設計必不可少的技術文獻之一，它是上級有關技術部門對設計進行審核，批準的重要依據(jù)。它反映出設計者的設計思想，方法，步驟及所涉及的工程設計理論知識務必科學嚴謹，精細，求實。設計計算說明書應包括必要的簡圖，圖解示意圖表格，列出已知數(shù)據(jù)，所需公式及計算結果，以及其他技術文獻所不能表達的有關技術條款。必須步驟清楚，敘述簡明扼要，文字通順，書寫端正。在工程設計中既可以用作圖法，也可以用解析法，也可以作圖法和解析法交互使用。下面列出本設計課程的計算說明書對作圖法和解析法的具體要求。一，對運用作圖法的設計計算說明書的要求。1，擺動導桿機構運動分析。內(nèi)容包括：已知條件和數(shù)據(jù)，機構運動示意圖，機構運動示意圖機構自由度計算，圖解運動分析全過程結果數(shù)據(jù)匯總，必要圖表。2，擺動導桿機構動態(tài)靜力分析。內(nèi)容包括：已知條件和數(shù)據(jù)，必要圖表，動力分析全過程，結果數(shù)據(jù)匯總。以上兩部分，應對由數(shù)據(jù)結果給出的曲線進行討論，說明機器執(zhí)行機構的工作過程是如何以曲線規(guī)律為依據(jù)的。3，飛輪轉動慣量的確定。內(nèi)容包括：已知條件和數(shù)據(jù)，最大盈虧功德確定全過程（包括必要的圖表）飛輪轉動慣量的計算，飛輪距的計算過程及飛輪主要尺寸確定。4，齒輪機構設計。內(nèi)容包括：已知數(shù)據(jù)，總傳動比的確定，傳動比的分配，齒數(shù)的確定，齒形的繪制說明，重合度的討論，設計計算全過程。5，凸輪機構設計。內(nèi)容包括：已知數(shù)據(jù)比例尺的選擇，最小基圓半徑的確定，滾子半徑的確定，最大壓力角的檢查。若有失真情況，其修改措施制定的過程，設計過程出現(xiàn)問題的總結。6，雙搖桿機構，棘輪機構，螺旋機構的設計已知數(shù)據(jù)和設計過程。設計計算說明書的最后一部分可以對自己的設計進行全面技術總結和討論，并可以提出新的見解和方向。二，對運用解析法進行課程設計的計算說明書的要求。在說明書中，應包括所有的已知條件和數(shù)據(jù)，繪制機構運動簡圖，進行機構自由度計算，列出必要的圖表。這些內(nèi)容在任何機構設計計算說明書中都是必要的。在以上基礎上，進行數(shù)學模型的建立，框圖編制，符號說明等工作。在說明書中，將電算過程，計算過程，結果數(shù)據(jù)編入，并對照圖解法在某些位置的結果，進行數(shù)據(jù)處理或說明，最后多由結果數(shù)據(jù)繪制的各種線圖與機器執(zhí)行機構件工作實際要求狀態(tài)比較，討論得出結論，并可探討更合理的設計思想和方法。5班6班7班HO2O4KHO2O4KHO2O4K1－106003501.86503701.66203801.511－206003801.66503601.56203801.621－306003801.86503701.86203801.831－6003801.76503601.76203801.78班HHH1－1070070070011－2070070070021－3070070070031－700700700機械原理課程設計說明書設計題目：牛頭刨床學院、系：專業(yè)：學生姓名：班級：學號指導教師姓名：設計日期：年月日目錄：1、課程設計任務書……………………2原始數(shù)據(jù)及設計要求………………32、設計（計算）說明書………………4（1）畫機構的運動簡圖…………4（2）對位置點進行速度分析和加速度分析………………4(3)對位置點進行動態(tài)靜力分析…………6（4）對位置點進行速度分析和加速度分析……………8(5)對位置點進行動態(tài)靜力分析……………93、位置線圖,速度線圖，和加速度圖………………104、參考文獻…………11四、參考文獻1、《機械原理》第七版西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編主編：孫桓陳作模葛文杰出版社：高等教育出版社2、《機械設計課程設計指導書》作者：宋寶玉出版社：高等教育出版社五、課程設計指導教師評審標準序號評審項目評審指標評價比例1工作量、工作態(tài)度工作量完成情況，論文（設計）難易程度，有體現(xiàn)本專業(yè)基本訓練的內(nèi)容；工作紀律、作風是否嚴謹。20%2調(diào)查論證獨立查閱文獻、調(diào)研情況；開題報告完成情況；綜合歸納、收集和正確利用各種信息的能力。15%3實驗