機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 機(jī) 自1021 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年6月25日</p><p><b>　　目 錄<

3、;/b></p><p>　　1、前言﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ </p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍</p><p>　　3、牛頭刨床各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與評(píng)價(jià)﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ </p><p>　　4、小結(jié)﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍</p><p&g

4、t;<b>　　前言</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中涉及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)，以及它們各自的運(yùn)動(dòng)分析。</p><p>　　此課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成如下主要內(nèi)容：</p><p>　　為提高工件的表面加工質(zhì)量刨刀的使用壽命，刨削時(shí)刨刀應(yīng)為勻速或近似勻速的運(yùn)動(dòng)；</p><p&

5、gt;　　為提高生產(chǎn)率，刨刀應(yīng)快速返回，以減少非工段時(shí)間，即要求有急回特性，其行程速比系數(shù)應(yīng)滿足給定的值（K≈1.4）；</p><p>　　刨刀行程H要達(dá)到所須的長度（約在300mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺(tái)作橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量應(yīng)相同；</p><p>　　繪制該機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)簡圖以及各部分的運(yùn)動(dòng)分析；</p><p>　　完成該機(jī)構(gòu)（牛頭刨床

6、的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　一、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　?。ㄒ唬┮阎獥l件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p>　　1、已知：曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速ｎ2。各構(gòu)件尺寸,刨頭移動(dòng)導(dǎo)路ｘ－ｘ的位置位于導(dǎo)桿端點(diǎn)Ｂ所作圓弧高的平分線上。</p><p>　　2、要求：作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形，并做出刨

7、頭一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)線圖。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)過程</b></p><p>　?。?）作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖</p><p>　　選尺寸比例尺μl=0.02mm/mm，做出12和5兩個(gè)曲柄位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。</p>&l

8、t;p><b>　?。?）作速度分析</b></p><p>　　根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由A點(diǎn)開始，并取重合點(diǎn)及進(jìn)行求解。已知點(diǎn)的速度</p><p>　　其方向垂直于指向與轉(zhuǎn)向一致。</p><p>　　為了求，需先求得構(gòu)件4上任意一點(diǎn)的速度，因構(gòu)件3和構(gòu)件4組成移動(dòng)副，故可由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間的速度關(guān)系來求解。由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，重合

9、點(diǎn)有： </p><p><b>　　方向： </b></p><p>　　大小： ？ ？</p><p>　　式中僅有兩個(gè)未知量。取速度比例尺μv=0.02(m/s/mm)，并取點(diǎn)p作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如圖所示</p><p><b>　　圖2</b></p&g

10、t;<p><b>　　所以</b></p><p>　　則 </p><p>　　由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，滑塊6上C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨基點(diǎn)B作平動(dòng)與繞基點(diǎn)B作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成。故有：</p><p><b>　　方向： </b></p><p>　　大?。?？

11、 ？</p><p>　　其中，式中僅有兩個(gè)未知量，并取速度點(diǎn)p作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如下圖所示，于是得：</p><p><b>　　（3）作加速度分析</b></p><p>　　加速度分析的步驟與速度分析相同，也應(yīng)從點(diǎn)A開始且已知A點(diǎn)僅有法向加速度，即：，其方向沿AO2，并由A指向O2，點(diǎn)A4的加速度aA4由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間

12、的加速度關(guān)系可知，有：</p><p>　　方向：AO4 </p><p>　　大?。?？ ？</p><p>　　式中，為A4點(diǎn)相對(duì)于A3的科氏加速度，其大小為：</p><p>　　方向?yàn)閷⑾鄬?duì)速度vA3A4沿牽連構(gòu)件4的角速度的方向轉(zhuǎn)過之后的方向。</p>&

13、lt;p><b>　　而的大小為：</b></p><p>　　式中僅有兩個(gè)未知量，故可用作圖法求解，選取加速度比例尺</p><p>　　μa=0.1(m/s/mm)并取為加速度圖極點(diǎn)，作其加速度圖如圖所示。</p><p><b>　　12點(diǎn)加速度多邊形</b></p><p><b

14、>　　于是得： </b></p><p>　　滑塊6上C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨基點(diǎn)B作平動(dòng)的與繞B作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成，故有：</p><p>　　方向： </p><p>　　大?。?？ ？</p><p>　　式中，的大小和方向可用加速度投影

15、定理求解。因構(gòu)件4上A、O4兩點(diǎn)的加速度已知，如圖3所示。當(dāng)做出后，由即可求得b’點(diǎn)位置和aB大小，</p><p>　　取點(diǎn)為加速度圖極點(diǎn)，依次作其及加速度圖，如下圖所示，于是得：</p><p>　　按照上述步驟，繪制5點(diǎn)的速度、加速度多邊形圖，如下圖所示：</p><p><b>　　5點(diǎn)的速度多邊形</b></p><

16、;p><b>　　方向： </b></p><p>　　大?。?？ ？</p><p>　　所以 </p><p>　　則 </p><p>　　下圖 滑塊的速度多邊形</

17、p><p><b>　　方向： </b></p><p>　　大?。?？ ？</p><p>　　其中 </p><p><b>　　5點(diǎn)的加速度多邊形</b></p><p>　　方向：AO4 </p>

18、<p>　　大?。?？ ？</p><p>　　式中，為A4點(diǎn)相對(duì)于A3的科氏加速度，其大小為：</p><p>　　滑塊的加速度的多邊形</p><p>　　方向： </p><p>　　大小： ？

19、 ？</p><p>　　綜上速度、加速度值表如下：</p><p>　　（4）計(jì)算機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)，由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖可得，</p><p>　　所以 圖6</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　?。?）如圖7所示左極限位置的傳動(dòng)角最小，由圖得此處的壓力角為3&

20、#176;，所以 圖8</p><p>　　二、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p>　　1、已知：擺桿９為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角Φ，遠(yuǎn)休止角Φs，回程運(yùn)動(dòng)角Φ'，如圖8所示，擺桿長度lO9D，最大擺角ψmax，

21、許用壓力角〔α〕（見下表）；凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　2、要求：確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑ｒT，畫出凸輪實(shí)際廓線。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　（二）設(shè)計(jì)過程</b></p><p>　　選取比例尺，作圖μl=2mm/mm。&

22、lt;/p><p>　　1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以作基圓；</p><p>　　2、再以O(shè)2為圓心，以為半徑作轉(zhuǎn)軸圓；</p><p>　　3、在轉(zhuǎn)軸圓上O2右下方任取一點(diǎn)O9;</p><p>　　4、以O(shè)9為圓心，以為半徑畫弧與基圓交于D點(diǎn)。O9D即為擺動(dòng)從動(dòng)件推程起始位置，再以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程、近休，這四

23、個(gè)階段。再以對(duì)推程段等分、對(duì)回程段等分（對(duì)應(yīng)的角位移如下表所示），并用A進(jìn)行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸圓山的一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)即為擺桿再反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的點(diǎn)，然后以各個(gè)位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置</p><p>　　畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點(diǎn)的位置，再用光滑曲線把各個(gè)點(diǎn)連接起來即可得到凸輪的外輪廓。</p><p>　　5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇&

24、lt;/p><p>　　（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用目測(cè)法估計(jì)凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為A點(diǎn)）；以A點(diǎn)位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點(diǎn)；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個(gè)小圓分別交于D、E、F、G四個(gè)點(diǎn)處，如下圖9所示；過D、E兩點(diǎn)作直線，再過F、G兩點(diǎn)作直線，兩直線交于O點(diǎn)，則O點(diǎn)近似為凸輪廓線上A點(diǎn)的曲率中心，曲率半徑；此次設(shè)計(jì)中，凸輪理論廓線

25、的最小曲率半徑 。</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　?。?）凸輪滾子半徑的選擇（rT）</p><p>　　凸輪滾子半徑的確定從兩個(gè)方向考慮：幾何因素——應(yīng)保證凸輪在各個(gè)點(diǎn)車的實(shí)際輪廓曲率半徑不小于 1~5mm。對(duì)于凸輪的凸曲線處，</p><p>　　對(duì)于凸輪的凹輪廓線；這次設(shè)計(jì)的輪廓

26、曲線上，最小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪上的凸曲線，則應(yīng)用公式：；力學(xué)因素——滾子的尺寸還受到</p><p>　　其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)限制，不能做的太小，通常取及。綜合兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rT=10mm。</p><p>　　得到凸輪實(shí)際廓線，如圖所示。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　

27、通過對(duì)牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性,現(xiàn)對(duì)牛頭刨床作出如下評(píng)價(jià)：</p><p>　　1、行程大小，即主動(dòng)件位于兩側(cè)極限為止時(shí)，刨刀行程H在所須的長度（約在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺(tái)做橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量相同；</p><p>　　2、運(yùn)動(dòng)特性，其行程速比系數(shù)為K=1.4。這樣可以提高生產(chǎn)率，刨刀快速返回，以減少非工段時(shí)間，有急回特性；<

28、;/p><p>　　3、傳力特性，由圖7可知此機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角為87°，傳力性能良好；</p><p>　　4、整體運(yùn)動(dòng)空間的大小，即尺寸的范圍大約在1200mm左右，寬900mm左右。</p><p><b>　　附件</b></p><p>　　導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙一張</p><p>　　凸