機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--牛頭刨床說明書位置11、7’

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 牛頭刨床設(shè)計(jì) </p><p><b>　　2013年3月8日</b></p><p><b>　　目錄：</b></

2、p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………… </p><p>　　2、 設(shè)計(jì)（計(jì)算）說明書……………………………………………</p><p>　　（1）畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖 ………………………………………… </p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析…………………………………………………</p><p&

3、gt;　?、賹?duì)位置18點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析……………………</p><p>　?、趯?duì)位置10點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析……………………</p><p>　　（3）對(duì)位置18、10點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析………………………………</p><p>　　3、飛輪設(shè)計(jì)……………………………………………………………</p><p>　　4、擺動(dòng)滾子從動(dòng)

4、件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………</p><p>　　5、參考文獻(xiàn) …………………………………………………………</p><p>　　6、心得體會(huì)…………………………………………………………</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　確定與分析設(shè)計(jì)對(duì)象的總體傳動(dòng)方案</p

5、><p>　　繪制兩個(gè)指定位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖</p><p>　　繪制從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)（位移、速度和加速度）線圖</p><p>　　按照指定位置進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與計(jì)算</p><p>　　按要求進(jìn)行調(diào)速計(jì)算并繪制1～2個(gè)典型（零）構(gòu)件的曲線輪廓</p><p>　　四、本次任務(wù)要求在答辯前完成</p>

6、<p>　　1. 體現(xiàn)上述第2～第4項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的A1圖紙1張</p><p>　　2. 體現(xiàn)上述第5項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的A2圖紙2～3張</p><p>　　3. 不少于10頁的設(shè)計(jì)說明書1份</p><p>　　1. 工作原理及工藝動(dòng)作過程</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。刨床工作時(shí), 如圖(1-1）所示，由

7、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；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)。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。切削阻力如圖(b）所示。</p><p>　　2．原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　已知 曲柄每

8、分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上。</p><p>　　要求 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)說明書(詳情見A1圖紙)</p><p>　　1．畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖</p><p

9、>　　1、以O(shè)4為原點(diǎn)定出坐標(biāo)系，根據(jù)尺寸分別定出O2點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的左右極限位置。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、3…12等，是由位置1起，順ω2方向?qū)⑶鷪A作24等分的位置（如下圖）。</p><p>　　取第1方案的第18位置和第10位置（如A1圖紙）。</p><p>&l

10、t;b>　　２、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　（1）曲柄位置“18”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取曲柄位置“18”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與ω2一致。</p><p>　　ω2=2πn1/60 rad

11、/s= 6.28 rad/s</p><p>　　υA3=υA2=ω2·lO2A= 0.69 m/s（⊥O2A）</p><p>　　取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=　υA3+　　υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p>&

12、lt;p>　　方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv= 0.01 (m/s)/mm ,作速度多邊形如圖一</p><p><b>　　圖一</b></p><p>　　取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　

13、υC　=　　　υB　+　　　υCB</p><p>　　大小 ? 　　√ 　　?</p><p>　　方向 水平 (向右) ⊥O4B 　⊥BC</p><p>　　取速度極點(diǎn)P，速度比例尺μv=0.01 (m/s)/mm, 作速度多邊行如圖一。</p><p>　　Pb=P a4·O4B/ O4A=

14、47.5 mm</p><p>　　則由圖1-2知， υC=PC·μv= 46 m/s </p><p><b>　　加速度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“18”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。</p><p>

15、;　　ω2= 6.28 rad/s, ==ω22·lO2A= 4.34 m/s2</p><p>　　取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4 = + 　aA4τ=　 aA3n + 　aA4A3K + aA4A3v</p><p>　　大小: ? ω42lO4A 　? 　√

16、 　2ω4υA4 A3 ?</p><p>　　方向： ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺µa= 0.05 （m/s2）/mm,</p><p>　　=ω42lO4A= 0.16 m/s2 aA4A3K=2ω4υA4 A3=0.

17、375 m/s2</p><p>　　aA3n=4.34 m/s2</p><p>　　作加速度多邊形如圖二所示</p><p><b>　　圖二</b></p><p>　　則由圖1-3知, 取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac= 　aB+ 　acBn+ 　a cB

18、τ</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向∥導(dǎo)軌 √ C→B ⊥BC</p><p>　　由其加速度多邊形如圖二所示,有</p><p>　　ac =p c·μa =4.55 m/s2</p><p>　?。?）曲柄位置“10”速度分析，加速度分析（列矢量

19、方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“10”進(jìn)行速度分析，其分析過程同曲柄位置“18”。取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=　υA3+　　υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取

20、速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖三。</p><p><b>　　圖三</b></p><p>　　Pb=P a4·O4B/ O4A= 65mm</p><p>　　則由圖三知，取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC5 = 　υB5+

21、　　υC5B5</p><p>　　大小 ? √ 　?</p><p>　　方向∥導(dǎo)軌(向右) ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　其速度多邊形如圖1-4所示，有</p><p>　　υC=PC·μv=0.64 m/s</p><p>　　取曲柄位置“10”進(jìn)行加速度分析,

22、取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA4= 　a A4n + a A4τ=　　　 a A3n + a A4A3k + a A4A3γ</p><p>　　大小 ? 　ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?</p><p>　　方向 ?

23、 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖四</p><p><b>　　圖四</b></p><p>　　則由圖四知， =ω42lO4A= 0.35m/s2 aA4A3K=2ω4υA4 A3= 0.975m/s2</p>

24、<p>　　aA3n=0.35 m/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B = a A4 ×lO4B/lO4A=1.75 m/s2 </p><p>　　取5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC = 　aB+ 　aC

25、Bn+ 　aCBτ</p><p>　　大小 ? 　√ 　√ 　?</p><p>　　方向 ∥導(dǎo)軌 　√ C→B 　　⊥BC</p><p>　　其加速度多邊形如圖四所示，有</p><p>　　aC = pC·μa =1.825 m/s2</p><p>　?。?、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力

26、分析</p><p>　　取“10”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,組示力體如圖五所示。</p><p><b>　　圖五</b></p><p>　　已知G6= 700N，又ac= 1.825m/s2,可以計(jì)算</p><p>　?。衖6=- （G6/g）×ac = -130.36N<

27、/p><p>　　作為多邊行如圖六所示，µN=100 N/mm。</p><p><b>　　圖六</b></p><p><b>　　由圖六</b></p><p>　　力多邊形可得： N45,N16</p><p>　　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

28、七所示，在圖中對(duì)</p><p>　　O4點(diǎn)取矩.如A1圖紙所示；</p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得N23=7945 N </p><p>　　對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作曲柄平衡力矩如A1圖紙所示。</p><p>　　取“18”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,組示力體如圖 所示。</p><

29、;p><b>　　圖 </b></p><p>　　已知G6=700N，又ac=4.55m/s2,可以計(jì)算</p><p>　?。衖6=- （G6/g）×ac = 325N</p><p>　　作為多邊行如圖 所示，µN= 100N/mm。</p><p><b>　　圖</b

30、></p><p><b>　　由圖</b></p><p>　　力多邊形可得： N45,N16</p><p>　　分離3，4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖七所示，在圖中，O4點(diǎn)取矩.如A1圖紙所示；</p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得N23= 8282N </p><p>

31、　　對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作曲柄平衡力矩如A1圖紙所示，</p><p>　　三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（詳情見A2圖紙）</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，許用壓力角〔α〕

32、（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=1mm/mm。</p>

33、;<p>　　1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以作r0=45mm基圓；</p><p>　　2、再以O(shè)2為圓心，以lO2O9/μl=150mm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lOqD/μl=135mm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

34、旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程、近休，這四個(gè)階段。再以11.6°對(duì)推程段等分、11.6°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。&l

35、t;/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</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

36、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可從兩個(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

37、輪的凸曲線處，</p><p>　　對(duì)于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用考慮，因?yàn)樗粫?huì)發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設(shè)計(jì)的輪廓曲線上，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——滾子的尺寸還受到其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的限制，不能做的太小，通常取及。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rT=15mm。</p><p>　　得到凸輪實(shí)際廓線，如圖10所示。</p><

38、;p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、機(jī)械原理高中庸主編</p><p>　　2、理論力學(xué)Ⅰ/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編——六版——北京2002.8</p><p>　　3、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書/羅洪田主編——北京19

39、86.10</p><p><b>　　五、心得體會(huì)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)機(jī)械原理這門課程的理解，同時(shí)我也對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析與設(shè)計(jì)有了一個(gè)較完整的概念，培養(yǎng)了我的表達(dá)，歸納總結(jié)的能力。在設(shè)計(jì)過程中，我與同學(xué)們的交流協(xié)作，讓我深刻的感受到“團(tuán)結(jié)就是力量”這句話的真實(shí)意義。一次實(shí)踐就有一次收獲，我很感謝學(xué)校能給我們這些機(jī)會(huì)體驗(yàn)鍛