機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--牛頭刨床的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)構(gòu)位置編號(hào)：7和12</p><p><b>　　方案號(hào)：Ⅰ</b></p><p>

2、<b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p>　　2015年1月23日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　

3、　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門課程。其基本目的在于：</p><p>　?。ǎ保┻M(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問題的能力。</p><p>　?。ǎ玻┦箤W(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)

4、力學(xué)的分析設(shè)計(jì)有一較完整的概念。</p><p>　?。ǎ常┦箤W(xué)生得到擬定運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計(jì)選型與組合以及確定傳動(dòng)方案的能力。</p><p>　?。ǎ矗┩ㄟ^課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù)資料的能力。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考與分析問題能力和創(chuàng)新能力。</p>

5、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　第二章 牛頭刨床簡(jiǎn)介及工作原理</p><p>　　第三章 牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　第四章 牛頭刨床的靜力分析</p><p>　　第五章 凸

6、輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　第六章 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　第一章 概 述</b></p><p><b>　　1 課程設(shè)計(jì)的任

7、務(wù)</b></p><p>　　機(jī)械原理課程是高等學(xué)校機(jī)械類近機(jī)類專業(yè)本、?？茖W(xué)生較全面地運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)，特別是機(jī)械原理部分已學(xué)過的知識(shí)的知識(shí)第一次較全面地對(duì)一項(xiàng)工程實(shí)際的應(yīng)用問題從任務(wù)分析、調(diào)查研究、方案比較、方案確定、繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，是該課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的在于運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，用創(chuàng)新思想確定出解決工程實(shí)際問題的方案及其有關(guān)

8、尺寸，并學(xué)會(huì)將方案繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的能力。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)確定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及動(dòng)力分析，學(xué)會(huì)按任務(wù)進(jìn)行調(diào)研、實(shí)驗(yàn)、查閱技術(shù)資料、設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖等基本技能。在此基礎(chǔ)上初步掌握</p><p>　　計(jì)算機(jī)程序的編制，并能用計(jì)算機(jī)解決工程技術(shù)問題。學(xué)會(huì)運(yùn)用團(tuán)隊(duì)精神，集體解決技術(shù)難點(diǎn)的能力。</p><p><b>　　2 課程設(shè)計(jì)的目的</b></p>

9、;<p>　?。?） 按設(shè)計(jì)任務(wù)書要求調(diào)研、比較設(shè)計(jì)的可能方案，比較方案的優(yōu)劣，最終確定所選最優(yōu)設(shè)計(jì)方案</p><p>　?。?） 確定桿件尺寸</p><p>　?。?） 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；</p><p>　?。?） 對(duì)機(jī)械行運(yùn)動(dòng)分析，求出相關(guān)點(diǎn)或相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)，如點(diǎn)的位移、速度、加速度；構(gòu)件的角位移、角速度、角加速度。列表，并繪制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

10、線圖如位移與原動(dòng)件角曲線；速度與原動(dòng)轉(zhuǎn)角曲線；加速度與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角曲線</p><p>　?。?） 根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)飛輪</p><p>　　（6） 根據(jù)方案對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，如對(duì)連桿機(jī)構(gòu)按行程速比系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線；對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)比要求設(shè)計(jì)齒輪減速機(jī)構(gòu)，確定齒輪傳動(dòng)類型，傳動(dòng)比并進(jìn)行齒輪幾何尺寸計(jì)算，繪制齒輪嚙合圖。按間歇運(yùn)

11、動(dòng)要求設(shè)計(jì)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)等等</p><p>　?。?） 要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙</p><p>　?。?） 編制設(shè)計(jì)計(jì)算程序及相應(yīng)曲線、圖形；編寫設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　3 課程設(shè)計(jì)的方法</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法，大致可分為圖解法和解析法兩種，圖解法的幾何概念氣清晰

12、、直觀，但需逐個(gè)位置分別分析設(shè)計(jì)計(jì)算精度較低；解析法精度高，且可對(duì)各個(gè)位置進(jìn)行迅速分析計(jì)算，但需要有效方便的計(jì)算軟件。隨著計(jì)算機(jī)的普及，計(jì)算繪圖軟件增多，圖解法除了用人工繪圖分析設(shè)計(jì)，還出現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖解設(shè)計(jì)分析計(jì)算，他的精度也可隨之提高，同時(shí)又保持了形象，直觀的優(yōu)點(diǎn)，因此此法也不失是一種值得提倡的方法。</p><p>　　第二章 牛頭刨床簡(jiǎn)介及工作原理</p><p>　　1．

13、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介及工作原理</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí),由導(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，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；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)。刨刀每次削完一

14、次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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，（在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離）而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減少主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。 </p><p>　　第三

15、章 牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　1． 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2． 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法</p><p>　　曲柄位置圖的作法為：任取位置O4，沿Y軸正向取LO2O4長(zhǎng)即可取得位置O2，以O(shè)2為圓心，LO2A長(zhǎng)度為半徑做一個(gè)圓，此圓即為曲柄2的運(yùn)動(dòng)軌跡。過O4點(diǎn)做曲柄運(yùn)動(dòng)軌跡的切線，在切線上取LO4B，左右兩

16、切線段即為搖桿4的極位位置。以左極位與曲柄運(yùn)動(dòng)軌跡的切點(diǎn)為1點(diǎn)，順時(shí)針沿圓周每隔30°取一點(diǎn)，將圓周12等分，取其中7、12點(diǎn)即為我所做位置。以O(shè)4為圓心，LO4B長(zhǎng)為半徑做圓弧，連接12點(diǎn)與O4、7點(diǎn)與O4，其延長(zhǎng)線與圓弧交點(diǎn)分別為B、B＇點(diǎn)。以B、B＇為圓心，LBC長(zhǎng)為半徑做圓，與圓弧高的垂直平分線的交點(diǎn)分別為C、C＇點(diǎn)，連接BC、B＇Ｃ＇。再畫出各運(yùn)動(dòng)副與滑塊，即為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。</p><p&g

17、t;　　3． 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　1.曲柄位置“7”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><

18、;p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點(diǎn)P

19、，速度比例尺µv=5π(mm/s)/mm，作速度多邊形如圖</p><p><b>　　7號(hào)位置速度圖</b></p><p>　　由圖解得：υ C=0.440137 m/s</p><p>　　2.對(duì)曲柄位置“7”進(jìn)行加速度分析,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>

20、　　aA4= a A4n+ a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r</p><p>　　大小 ? ω42 lO4A ? √ 2ω4υA4A3 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取5

21、構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ ω52lCB ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺μa=5π2（mm/s2）/mm,作加速度多邊形&

22、lt;/p><p><b>　　7號(hào)位置加速度圖</b></p><p>　　由圖解得：a C=3.549109m/s2</p><p>　　3.對(duì)曲柄位置“12”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><

23、p>　　υA4=υA3+υA4A3 </p><p>　　大小 ? √ ? </p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B </p>&l

24、t;p>　　取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv=5π(mm/s)/mm,作速度

25、多邊形如圖</p><p><b>　　12號(hào)位置速度圖</b></p><p>　　由圖解得：υ C=0.63318799m/s</p><p>　　4. 取曲柄位置“12”進(jìn)行加速度分析 </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=

26、a A4n+ a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r</p><p>　　大小 ? ω42 lO4A ? √ 2ω4υA4A3 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取5構(gòu)件的研究對(duì)象

27、，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ ω52lCB ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺μa=5π2（mm/s2）/mm,作加速度多邊形</p&g

28、t;<p><b>　　12號(hào)位置加速度圖</b></p><p>　　由圖解得：a C=8.9058m/s²</p><p>　　各點(diǎn)的速度，加速度，角速度分別列入表格</p><p>　　第四章 牛頭刨床的靜力分析</p><p>　　4.1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析</p><

29、;p>　　取力比例尺μ F=50N/mm，重力加速度g=10m/s2，分析導(dǎo)桿在7位置時(shí)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的受力情況。</p><p>　　分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，分析如圖</p><p>　　對(duì)構(gòu)件6用達(dá)朗伯原理進(jìn)行受力分析可得</p><p>　　ΣF = P + F I6 + G 6 + F R56 + F R16 = 0&l

30、t;/p><p>　　大小 7000N a C(G 6/g) 700N ? ? 0N</p><p>　　方向 ← → ↓ ∥BC ↑ √</p><p>　　已知P=7000N，G6=700N，又a C=3.549109m/s2</p><

31、;p>　　可得：FI6 =a C(G 6/g)= 3.549109×(700/10)=248.437 N</p><p>　　所以根據(jù)力多邊形可得：F R56=135.13×50=6765.5 N,</p><p>　　F R16=19.26×50=963 N</p><p>　　將構(gòu)件6的力系向C點(diǎn)取矩，可得：</p>

32、;<p>　　ΣMC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0</p><p><b>　　X=767.7mm</b></p><p>　　F R16作用點(diǎn)在距O6右側(cè)水平767.7mm處。</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</p>&

33、lt;p>　　將構(gòu)件4的力系向O4點(diǎn)取矩，可得：</p><p>　　ΣM=Mg4+M G4+M FR34+M FR54=0</p><p>　　Mg4=J S4×ɑ4=7.031807N·m</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：F R34=8354.814363N</p><p>　　對(duì)構(gòu)件4用達(dá)朗伯原理進(jìn)行受力分析可

34、得：</p><p>　　ΣF = G 4 + F R34 + F R54 + X O4 + Y O4 = 0</p><p>　　大小 200N √ F R56 ? ? 0N</p><p>　　方向 ↓ ⊥O4B ∥BC ←

35、 ↑ √</p><p>　　已知G 4=200N，F(xiàn) R34=8354.814363N，F(xiàn) R54=F R56=6756.5N</p><p>　　根據(jù)圖所示力多邊形可得：X O4=1330.345N, Y O4=2083.146N</p><p>　　將構(gòu)件2的力系向O2點(diǎn)取矩，可得：</p><p>　　ΣM=M

36、 +M F42=0</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：曲柄上所加平衡力矩M =475.6N·m，方向?yàn)轫槙r(shí)針</p><p><b>　　凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　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δ 0，遠(yuǎn)休止角δ 01，回程運(yùn)動(dòng)角δ

37、0＇，擺桿長(zhǎng)度L O9D，最大擺角Φ max，許用壓力</p><p>　　角[α]，凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　Φ max=15° L O9D=125mm [α]=40° δ 0=75° δ 01=10°</p><p><b>　　δ 0＇=75mm</b></p>

38、;<p>　　要求：確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實(shí)際廓線。</p><p><b>　　計(jì)算各位置數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　確定基圓半徑：</b></p><p><b>　　凸輪實(shí)際廓線：</b></p><p><b&

39、gt;　　齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　已知：電動(dòng)機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速no5、n，皮帶輪直徑d o5、d o3，某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m。分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)。</p><p>　　要求：計(jì)算齒輪z的齒數(shù)，選擇齒輪副z- z的變位系數(shù)，計(jì)算這對(duì)齒輪的各部分尺寸，用2號(hào)圖紙繪制

40、齒輪傳動(dòng)的嚙合圖。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)過程：</b></p><p>　　1.首先根據(jù)已知的條件求出z的齒數(shù)。</p><p>　　i32=n3/n1=z1’z2/zo’z1=480/60</p><p><b>　　得出：z2=40</b></p><p>　

41、　經(jīng)分析計(jì)算取變位系數(shù)（見附錄1）</p><p><b>　　X=0.5=－X</b></p><p>　　2.再根據(jù)齒輪各部分尺寸相關(guān)計(jì)算公式得到齒輪的基本參數(shù)如下：</p><p>　　d= m×Z=6×10＝60mm</p><p>　　d=m×Z=6×40=240mm&l

42、t;/p><p>　　r=r×=28.2mm</p><p>　　r= r×=112.8mm</p><p>　　h=(h+x) m=(1+0.5) ×6=9mm</p><p>　　h=(h-x) m=(1-0.5) ×6=3mm</p><p>　　h=( h+c-x)m=(1+

43、0.25-0.5) ×6=4.5mm</p><p>　　h=( h+c+x)m=(1+0.25+0.5) ×6=10.5mm</p><p>　　r= r+ h=30+9=39mm</p><p>　　r= r+ h=120+3=123mm</p><p>　　r= r- h=30-4.5=25.5mm</p>

44、;<p>　　r= r-h=120-10.5=109.5mm</p><p>　　s= m/2+2 mx=11.6mm</p><p>　　s= m/2+2 m (-x)=7.2 mm</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】 周慧君，張青主.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】.第二

45、版</p><p>　　【2】 高英武，楊文敏.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</p><p>　　【3】 龔桂義，潘沛霖.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)【M】.第三版</p><p>　　【4】 孫桓，陳作模.機(jī)械原理【M】.第七版.北京：高等教育出版社，【5】理論力學(xué)Ⅰ/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編第六版.北京</p><p><b>　　總結(jié)<