牛頭刨床機械原理課程設(shè)計說明書 (2)

1、<p><b>　　牛頭刨床設(shè)計說明書</b></p><p>　　姓名: </p><p>　　學號: </p><p>　　組別: </p><p>　　指導老師: </p>

2、<p><b>　　2013年6月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、概述……………………………………..……….….3</p><p>　　設(shè)計目的………………………………………………..3</p><p>　　設(shè)計任務(wù)…………………………………

3、………….….3</p><p>　　設(shè)計方法………………………………………….…….3</p><p>　　二、牛頭刨床機構(gòu)簡介………………………………5</p><p>　　三、設(shè)計數(shù)據(jù)…………….........................................…..5</p><p>　　四 設(shè)計要求..........

4、................................................................6</p><p>　　1 導桿運動分析....................................................................6</p><p>　　2 凸輪機構(gòu)設(shè)計........................

5、........................................... 8</p><p>　　3 齒輪機構(gòu)設(shè)計....................................................................8</p><p>　　五 設(shè)計說明..............................................

6、.......................8</p><p>　　一 導桿機構(gòu)設(shè)計說明..........................................................8</p><p>　　二 凸輪機構(gòu)設(shè)計說明.............................13</p><p>　　三 齒輪機構(gòu)設(shè)計說明.......

7、......................17</p><p>　　六 方案分析及其評價.....................20</p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　設(shè)計目的 </b></p><p>　　機械原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學生掌握機械系統(tǒng)運動方案設(shè)

8、計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機械原理課程學習過程中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。機械原理課程設(shè)計目的在于鞏固和加深所學的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，使學生對于常用機構(gòu)（連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)）設(shè)計和運動分析有比較完整的認識，。以及熟悉機械系統(tǒng)設(shè)計的步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學和動力學的分析和整體設(shè)計等，進一步提高設(shè)計計算和解決工程技術(shù)問題的能力。</p><p><b&

9、gt;　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　本課程設(shè)計的任務(wù)是對牛頭刨床的機構(gòu)選型，運動方案的確定；對導桿機構(gòu)進行運動分析和動態(tài)靜力分析。并在此基礎(chǔ)上確定飛輪慣量，設(shè)計牛頭刨床上的凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)。</p><p><b>　　具體參數(shù)：</b></p><p>　　為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回即要有急回運動形成速

10、比系數(shù)在1.4左右。</p><p>　　為了提高刨刀的使用壽命和工件表面的加工質(zhì)量，在工件行程時刨刀速度要平穩(wěn)，切削階段刨刀應近似勻速運動。</p><p>　　曲柄轉(zhuǎn)速在60r/min，刨刀的行程H在300mm左右為好，切削阻力約7000N,其變化規(guī)律如圖b所示。</p><p><b>　　設(shè)計方法</b></p><

11、p>　　機械原理課程設(shè)計方法大致可以分為圖解法和解析法。圖解法幾何概念較清晰直觀；解析法精度較高，本設(shè)計主要用圖解法進行設(shè)計。</p><p>　　二、牛頭刨床機構(gòu)簡介</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如上圖所示，電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2 和固接在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動滑枕6和刨刀7作往復運動。頭右行時，刨刀進行

12、切削成為工作行程，此時要求速度較低并且比較均勻，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，稱會行程，此時要求速度較高，提高生產(chǎn)率。為此，刨創(chuàng)應有急回作用的導桿機構(gòu)。刨刀每秒每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8 通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)，使工作臺連同工件作一次 進給運動，以便抱到繼續(xù)切削 。刨頭在工作行程，受到很大的切削阻力（在竊笑的前后各有一段約5H的空刀距離，見圖b ），而空回行程幾乎沒有阻力

13、。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，手里變化很大，這就影響了株洲的勻速運轉(zhuǎn)，故需要安裝飛輪來 見效主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減小電動機的容量。 </p><p><b>　　設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　四 設(shè)計要求</b></p><p>　　圖2 曲柄位置圖</p><

14、p><b>　　2 凸輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　3 齒輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　已知， 電動機，曲柄機構(gòu)的轉(zhuǎn)速n0 ,n2,皮帶輪直徑為d0’d0’’，某些齒輪的齒數(shù)z,模數(shù)為m，分度圓壓力角[a]為20°；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動。</p><p>　　要求

15、計算齒輪z2的齒數(shù)，選擇齒輪副z1---z2變位系數(shù)，計算該齒輪對傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制之論傳動嚙合圖</p><p><b>　　五 設(shè)計說明</b></p><p>　　一 導桿機構(gòu)設(shè)計要求</p><p><b>　　1）運動簡圖</b></p><p><b>　　拆分桿

16、組</b></p><p>　　該六桿機構(gòu)可看成由Ⅰ級機構(gòu)、一個RPRⅡ級基本組和一個RRPⅡ級基本組組成的，即可將機構(gòu)分解成圖示三部分。</p><p><b>　　1．速度分析：</b></p><p>　　因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與ω2一致。</

17、p><p>　　υA3=υA2=2πn/60×lO2A=2π×0.11m/s=0.6908m/s（⊥O2A）取構(gòu)件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4 = υA3 + υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向

18、 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺uv=0.02(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　則由圖2-2知，υA4=·μ1=63.0×0.01m/s=0.63m/s</p><p>　　

19、ω4=υA4/ lO4A=0.63/0.282 rad/s=2.23 rad/s</p><p>　　υB=ω4 lO4B=2.23×0.54=1.26m/s</p><p>　　vA4A3=·μv=25×0.01m/s=0.25m/s</p><p>　　取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </p&g

20、t;<p>　　υC = υB + υCB</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　有 υC= ·μ1=125.5×0.01m/s=1.255m/s</p><p>　　ω5 =υCB/lCB

21、=0.01×13/0.135 rad/s=0.963 rad/s</p><p><b>　　2.加速度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“7”進行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連，</p><p>　　故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。</p><p>　　==ω22&

22、#183;LO2A=4π×0.11m/s2=4.338m/s</p><p>　　=ω4lO4A=2.23×0.282=1.40m/s</p><p>　　aA4A3K = 2ω4vA4 A3 =2×2.23×0.25＝1.115m/s</p><p>　　aCB =ω5 ×LBC = 0.963 ×0

23、.135=0.1252m/s</p><p>　　取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4 = + aA4t = aA3n + aA4A3K + aA4A3r</p><p>　　大小: ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?</p&

24、gt;<p>　　方向： A→O 4 ⊥O4A A→O2 ⊥O4B（向右下） ∥O4A</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺ua=0.05（m/s）/mm,</p><p>　　作加速度多邊形 2-3</p><p><b>　　則由圖 </b></p><p

25、>　　aA4 =·ua =16×0.1m/s2 =1.6 m/s</p><p>　　用加速度影象法求得 aB = 0.1×30.6=3.06m/s</p><p>　　as4 =0.5 aB =0.5×3.06m/s =1.53 m/s</p><p>　　α4= aA4t/ LO4A=0.1×4/0.282

26、=1.418rad/s（順時針） </p><p>　　取5構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac= aB + acBn + a cBt</p><p>　　大小 ? √ √ ？</p><p>　　方向 ∥XX √ C→B ⊥BC

27、</p><p>　　ac =·ua =37×0.1m/s2= 3.7 m/s</p><p>　　a5 = a CBt/ιCB =0.1×4∕0.135 rad/s2=2.963 rad/s，ua=0.02（m/s）/mm,</p><p><b>　　刨頭位移曲線圖</b></p><p&

28、gt;　　由全組員繪制出的圖可得到滑塊C距離左極限的位移隨角度的變化畫出刨頭運動軌跡曲線圖如下</p><p><b>　　位移圖</b></p><p><b>　　加速度圖</b></p><p><b>　　速度圖</b></p><p>　　二 凸輪機構(gòu)設(shè)計說明<

29、/p><p><b>　　凸輪設(shè)計要求 </b></p><p>　　根據(jù)牛頭刨床導桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)選定凸輪軸徑30mm。凸輪基圓直徑大于或等于軸徑的2倍凸輪滾子半徑等于基圓半徑的0.2倍。繪制凸機構(gòu)從動件位移、速度、加速度線圖</p><p>　　根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理繪制凸輪輪廓。</p><p><b>　　凸輪機構(gòu)的計算

30、</b></p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)及運動規(guī)律得運動方程如下</p><p>　　推程過程運動規(guī)律為：</p><p><b>　　回程運動規(guī)律為：</b></p><p>　　3、角速度曲度線圖、角加速曲度線圖</p><p><b>　　凸輪機構(gòu)圖</b>

31、;</p><p><b>　　與關(guān)系圖</b></p><p><b>　　角速度變化曲線圖</b></p><p><b>　　加速度變化曲線圖</b></p><p>　　三 齒輪機構(gòu)設(shè)計說明</p><p><b>　　齒輪設(shè)計要求&l

32、t;/b></p><p>　　要求齒輪不根切，且實際中心距的尾數(shù)取為0或5，設(shè)計該傳動并完成計算和驗算；繪制齒輪嚙合區(qū)圖（可以不繪制齒廓形狀），標出基圓、齒頂圓、節(jié)圓、嚙合角、嚙合起始點B2、B1和嚙合極限點N1、N2，并注明單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)；用圖上量取的實際嚙合線段</p><p>　　B2B1確定重合度，并與公式計算值進行比較。</p><p>&

33、lt;b>　　齒輪計算</b></p><p>　　由已知：z1=10,z2=40, m=6, a =20° </p><p><b>　　分度圓直徑： </b></p><p><b>　　標準中心距：</b></p><p><b>　　基圓： &l

34、t;/b></p><p>　　分度圓：d1=mz1=60 d2=mz2=240</p><p>　　齒頂高：ha1=ha2=ha*m=6 齒根高：ha+hf=15</p><p>　　齒頂圓：hf1=hff2==(ha*+c*)m=9 齒頂壓力角：1=2=20°</p><p>　　傳動比：

35、 齒距p=m=6</p><p>　　齒厚s=m/2=3 節(jié)圓直徑d’=d</p><p>　　齒槽寬e=m/2=3 頂系c=c*m=1.5</p><p><b>　　齒根圓：</b></p><p><b>　　繪制嚙合圖</b><

36、;/p><p>　　齒輪嚙合圖是將齒輪各部分按一定比例尺畫出齒輪嚙合關(guān)系的一種圖形。它可以直觀的的表達一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù)，并可借助圖形做必要的分析。</p><p>　　漸開線的繪制：漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制，如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下：</p><p>　　按齒輪幾何尺寸計算公式計算出各圓半徑: r1 ，r2，r1’ ，r2’， ra1 ，ra

37、2，rb1 ，rb2，畫出各相應圓,因為要求是標準齒輪嚙合，故節(jié)圓與分度圓重合</p><p>　　連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點為節(jié)點P，過節(jié)點P作基圓切線，與基圓相切與N1，則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段。嚙合圖如下：</p><p>　　六 方案分析及其評價 </p><p>　　該機構(gòu)具有確定運動，，并且曲柄為機構(gòu)的原動件</p>

38、<p>　　通過曲柄帶動擺動導桿機構(gòu)和滑塊機構(gòu)使刨刀往復移動，實現(xiàn)切削功能，能滿足功能要求，且滑塊行程可以根據(jù)桿長任意調(diào)整</p><p>　　工作性能較好，在工作行程中刨刀的速度較慢，變化平緩符合切削要求，擺動導桿機構(gòu)使其具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù)K的要求</p><p>　　傳遞性能好，機構(gòu)傳動角恒為90度，能承受較大的載荷，機構(gòu)運動鏈較長，傳動間隙較大</