个人资料整理 仅限学习使用 课程设计 —牛头刨床机构设计 班级:10455 小组:4 指导老师:王黎明 班级学号: 姓名:黄河 个人资料整理 仅限学习使用 目录 一、概述----------------------------------------------------------------§1.1、课程设计的目的---------------------------------------------------§1.2.、课程设计的任务--------------------------------------------------- 二、课程设计的要求-------------------------------------------------§2.1、牛头刨床简介------------------------------------------------------ §2.2 导杆机构设计的相关数据和图形---------------§2.3 凸轮机构设计的相关数据和要求---------------------------§2.4 齿轮机构设计数据和要求------------------------------------ 三、导杆机构设计的相关数据和图形----------------------------§3、1 导杆设计数据----------------------------------------------------§3、2 导杆机构的运动分析------------------------------------------§3、3 机构位置 1 和 9 的运动简图--------------------------------§3、4 导杆的速度和加速度分析------------------------------------ 四、凸轮机构设计----------------------------------------------------§4、1 凸轮机构设计的相关数据和要求----------------------------§4、2 凸轮相关数据的计算-------------------------------------------§4、3 凸轮的相关数据-------------------------------------------------§4、4 凸轮的 CAD 画法及图形----------------------------------------- 五、齿轮机构设计-----------------------------------------------------§5、1 齿轮机构设计数据和要求------------------------§5、2 齿轮机构设计分析----------------------------------------------- 六、课程设计的心得体会--------------------------------------------七、设计参考文献------------------------------------------------------ 个人资料整理 仅限学习使用 一、 概述 1、1)课程设计的目的: 机械原理课程设计的高等院校机械类学生第一次全面的机械设计和分析的训练, 是本课程的一个重要教案环节。起目的在于进一步加深学生所学的理论知识,培养 学生的独立解决有关课程实际问题的能力,使学生对于机械运动学分析和设计有一 个比较完整的概念,具备计算,和使用科技资料的能力。并进一步培养解决实际问 题的能力。大发888手机版登录 2、2)课程设计的任务: 机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析,并根据给定的机器的 工作要求和相关数据,在此基础上设计,并进行相关数据的计算和验算,在满足要 求的情况下,按照课程设计任务,绘制必要的图纸,编写说明书等。 二、课程设计要求 2、1)牛头刨床简介: 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图一,电动机经皮带和齿轮传 动,带动曲柄 2 和固接在其上的凸轮 8。刨床工作时,由导杆机构 2-3-4-5-6 带 动滑枕 6 和刨刀 7 作往复运动。要求工作行程时,滑枕 6 应速度较低,且近似 等速移动,而空回行程时,滑枕具有较高速度,实现快速返回。 另外,齿轮等 速转动时,通过四杆机构带动棘轮 G 转动。棘轮与丝杆相连,实现自动进刀。 刨床机构在一个工作循环内,主轴速度波动很大,为此,常采用飞轮调整速度波 动。 个人资料整理 仅限学习使用 2、2导杆机构设计的相关数据和图形 符号 方案 4 n2 r/min 80 1.7 K H mm 650 L0204 mm 500 0.28 LBC/LO4B (1)导杆机构设计应根据连杆 5 传力给滑枕的最有利条件确定摆动导杆长度和滑枕导 路 X—X 的位置,即曲柄和摆杆转动副连线应垂直于导路 X—X,且 X—X 应位于摆杆端 点所画圆弧高的平分线)作机构运动位置图。以滑枕 6 的左极限位置时曲柄的 位置作为起始点 1,每隔 30°取一个位置,共 12 个位置。每个小组的每一个人分配 一个位置特殊位置除外)作运动分析,绘速度多边形和加速度多边形。 3)以刨头 左极限点为基点,收集 12 个位置测量出的位移,绘出刨头位移线)分析连杆 机构的结构组成拆分杆组),并说明该机构的级别。 个人资料整理 仅限学习使用 2、3)凸轮机构设计的相关数据和要求: 参数 方案 4 度 20 度 45/65 LO9 毫M 130 度 100 度 90 度 100 运动规律 推程 余弦加速 回程 余弦加速 根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径范围 25~40mm)。凸轮基圆直径大于或 等于轴径的1.6~ 2)倍;凸轮滚子半径等于基圆半径的 0.1~ 0.5)倍;绘制凸轮机 构从动件位移、速度、加速度线图;根据反转法原理绘制凸轮轮廓。 2、4)齿轮机构设计数据和要求: 参数 方案 4 Z1 Z2 m(mm (度 16 60 12 20 要求齿轮不根切,且实际中心距的尾数取为 0 或 5,设计该传动并完成计算和验算; 绘制齿轮啮合区图可以不绘制齿廓形状),标出基圆、齿顶圆、节圆、啮合角、啮合 起始点 B2、B1 和啮合极限点 N1、N2,并注明单齿啮合区和双齿啮合区;用图上量取 个人资料整理 仅限学习使用 的实际啮合线 确定重合度,并与公式计算值进行比较。 三、导杆机构设计的相关数据和图形 3、1)设计数据: 符号 方案 r/mm 1 2 3 4 5 6 7 60 60 64 80 90 120 100 1.5 1.8 1.5 1.7 1.6 1.8 1.6 mm 480 730 500 650 580 650 570 n2 K H 4 mm 550 450 430 500 400 400 550 0.25 0.35 0.32 0.28 0.30 0.40 0.36 LO2O LBC/LO4B 3、2)导杆机构的运动分析 已知:曲柄每分钟转数 n2,各构件尺寸及重心位置,且刨头导路 x-x 位于导杆端 点 B 所作的圆弧高的平分线上。 要求:做机构的运动简图,并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运 动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在 1 号图纸上。 曲柄位置图的作法为取 1 和 8’为工作形成起点和终点对应的曲柄位置,1 和 7’ 为切削起点和终点所对应的位置,其余 2,3…12 等,是由位置 1 起顺 v2 方向将曲柄圆 周作 12 等分的位置。 3、3机构位置 2 和 6 的运动简图 个人资料整理 仅限学习使用 3、4) 1.3 速度分析 以速度比例尺 ? =(0.01m/s/mm 和加速度比例尺 ? a=(0.01 m/s?/mm 用 相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图 1-4,15,并将其结果列入表格1-2) 表格 1-1 位置 未知量 方程 VA4 υA4=υA3+υA4A3 大小 ? √? 方向⊥O4A⊥O2A∥O4B 1 VC υC5=υB5+υC5B5 大小 ? √? 方向∥XX⊥O4B⊥BC + aA4τ= aA3n+ aA4A3K+ aA4A3r 2 大小: ω4 lO4A? √2ω4υA4A3? aA4= 方向:B→A⊥O4B A→O2⊥O4B ∥O4B沿导路) 个人资料整理 仅限学习使用 ’ 和 9 号 位 置 aA ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ ac 大小 ? √√? 方向 ∥XX √ C→B ⊥BC 1 ’号位置速度图: 个人资料整理 仅限学习使用 由图解得: Vc=0.20662675m/s 1 ’号位置加速度图 个人资料整理 仅限学习使用 由图解的: a C =6.12374249m/s 2 9 号位置速度图 由图解得:Vc=0.6305463m/s 9 号位置加速度图:如 图1-7 个人资料整理 仅限学习使用 有图解得: a c =8.82411923m/s 表格1-2) 位置 要求 图解法结果 2 v c m /s ) 1’ 0.20662675 a c ( m /s? v c m/s ) 9 6.12374249 0.6305463 a c (m/s ? 8.82411923 各点的速度,加速度分别列入表1-3,1-4中 表1-3 工程 ω2 ω4 VA VB Vc 位置 1’ 6.702064328 0.3728856 3 9 6.702064328 1.1079133 7 单位 0.32485685 0.13378432 0.21627380 1 0.64258975 3 0.6305463 0.20662675 r/ s r/ s m/ s 表1-4 个人资料整理 仅限学习使用 工程 位置 1’ 4.0425899 7 0.0498862 192 0.3599132 48 4.3804837 3 4.5328087 2 0.0169435 91 0.1114611 91 1.85518 056 1.25035 646 6.75843 726 8.82411 923 9 4.0425899 7 单位 四、凸轮机构设计 4、1)凸轮机构设计的相关数据和要求 参数 方案 4 度 20 度 45/65 LO9 毫M 130 度 100 度 90 度 100 运动规律 推程 余弦加速 回程 余弦加速 根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径范围 25~40mm)。凸轮基圆直径大于或 等于轴径的1.6~2)倍;凸轮滚子半径等于基圆半径的0.1~0.5)倍; 绘制凸轮机 构从动件位移、速度、加速度线图;根据反转法原理绘制凸轮轮廓。 根据要求和相关数据,根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径范围 25~40mm)。 凸轮基圆直径大于或等于轴径的1.6~2)倍,取基圆直径 30mm;凸轮滚子半径等于基 圆半径的0.1~0.5)倍,取滚子半径为基圆半径的 0.5 倍即 6mm。 绘制凸轮机构从动件位移、速度、加速度线图;根据凸轮的各个已知尺寸可计算得到 凸轮在推程、远休止阶段、回程以及近休止阶段的各个位移、速度以及加速度:可设 基圆半径 r=25mm 滚子半径 r1=10mm 4、2)凸轮相关数据的计算 推程段为等加速等减速运动规律,其运动方程如下: 余弦加速推程段: s= ν= a= 回程段为余弦加速运动规律,其运动方程如下: s= /2 个人资料整理 仅限学习使用 ν= a= 根据以上公式可求的速度、加速度和位移。 推程阶段凸轮转过角度 150 度,分为 10 份,每份 15 度,则可以有公式得到各个对应 位置的速度、加速度和位移,所得结果如下: 根据运动规律方程求出推杆位移 s,速度 v 和加速度 a: δ 0° 10° 20° s 0 0.47 1.8 v 0 0.8 1.5 a 0.70 0.7 0.68 30° 4.1 2.1 0.55 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 7.0 10.0 13.9 15.88 18.0 19.5 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 2.50 2.6 2.4 2.1 1.5 0.8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0 -0.2 -0.55 -0.68 -0.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 个人资料整理 仅限学习使用 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350° 360° 20.0 19.5 18.0 15.88 13.1 10.0 7.0 4.1 2.0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.8 1.5 2.1 2.47 2.6 2.47 2.10 1.5 0.8 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.7 -0.68 -0.55 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.55 0.68 0.7 0 0 0 0 0 0 0 4、3)凸轮的相关数据图形 4、3、1)、位移 S 的数据图 4、3、2)速度 V 的数据图 个人资料整理 仅限学习使用 4、3、3)加速度 a 的数据图 4、4)凸轮的 CAD 画法及图形 凸轮若顺时针转动,则用反转发将摆杆逆时针旋转。推程阶段每 15 度取一个位 置,共取 10 个位置,用反转法将其在各个位置的位置标出,所得的轮廓线为理论阔 线。在远休止阶段,半径保持不变,以转轴中心为圆心画半径为 46.885mm 的圆,远休 止角 40 度。此时到达回程阶段,回程阶段角度 120 度,分为每段 20 度,共六段,每 段 20 度。按同样的方法画出回程阶段的轮廓线,同样为理论廓线。这时滚子达到近休 止阶段,近休止角 50 度。以转轴中心为圆心,基圆半径为半径画圆,最后完成凸轮廓 线的设计。 根 据 数 据 用 CAD 软 件 画 出 个人资料整理 仅限学习使用 五、齿轮机构设计 5、1)齿轮机构设计数据和要求: 参数 方案 4 16 60 12 20 Z1 Z2 m(mm (度 要求齿轮不根切,且实际中心距的尾数取为 0 或 5,设计该传动并完成计算和验算; 绘制齿轮啮合区图可以不绘制齿廓形状),标出基圆、齿顶圆、节圆、啮合角、啮合 起始点 B2、B1 和啮合极限点 N1、N2,并注明单齿啮合区和双齿啮合区;用图上量取 的实际啮合线 确定重合度,并与公式计算值进行比较。 Cad 作图如下: 个人资料整理 仅限学习使用 5、2)齿轮机构设计和分析: 个人资料整理 仅限学习使用 六、课程设计的心得体会 通过这次课程设计,我有了很多收获。首先,通过这一次的课程设 计,我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识,培养 了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对 平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解,为后续课程的学习奠定了坚实 的基础。而且,这次课程设计过程中,与同学们激烈讨论,团结合作,最 终完美的实现了预期的目的,大家都收益匪浅,也对这次经历难以忘怀。 其次通过这次课程设计,对牛头刨床的工作原理及其内部个传动机构以及 机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步详细精 确话的了解,这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。非常有成就 感,进一步培养了学习兴趣。 衷心感谢林昌华老师这个学期以来的悉心教导与鼓励,在老师的耐心指导 下,我们才能完成了这次的课程设计,并从中学到了非常多的知识。再一 次衷心感谢林昌华老师的指导和培养。 个人资料整理 仅限学习使用 五、参考文献 [1] 孙恒,陈作模。机械原理第六版)。北京:高等教育出版社,2001.5 [2] 李笑刘福利陈明。机械原理课程设计指导书试用稿)。哈尔滨:哈尔 滨工业大学出版社,2004.7 [3] 牛鸣歧王保民王振甫。机械原理课程设计手册. 重庆:重庆大学出版 社,2001 [4]王知行李瑰贤. 机械原理电算程序设计. 哈尔滨,哈尔滨工业大学出版 社.2003 [5] 孟宪源姜琪. 机构构型与应用. 北京:机械工业出版社,2003 [6] 申永胜. 机械原理教程. 北京:清华大学出版社,1999 [7 ] 陈明等. 机械系统方案设计参考图册