机械原理牛头刨床课程设计报告.doc
. .机械原理课程设计说明书设计题目： 牛头刨床传动机构设计及其运动分析院系： XX航空航天大学金城学院机电工程系设计者：XXX班级： XXXXXXX学号： XXXXXXXXXX指导教师： XXX日期： 2021-6-262021-7-9目录 一 绪论.11.牛头刨床机构工作原理.12. 设计目的.23. 设计任务.3二 设计计算过程及说明.31. 牛头刨床机构示意图及原始数据.3 2.齿轮机构根本参数.43.连杆设计和运动分析.54. 编写的计算源程序.7 5. 电算的源程序和结果.96. 设计图解法的图纸.13三 设计小结.131. 对设计结果的分析讨论.13四 参考文献.131. 列出主要参考资料.13一. 绪论 1.1 牛头刨床机构工作原理 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置皮带和齿轮传动带动执行机构导杆机构完成刨刀的往复运动和间歇移动。牛头刨床的滑枕的直线运动不能说是偏心轮的作用。 牛头刨床的动力，经过减速后，在大齿轮的一面有一个固定短轴，短轴和齿轮中心有一定距离，装一个方形滑块。 在齿轮的下方，有一个轴承座，安装了一个长摇杆，齿轮上的方形滑块始终在长杆上滑动。 摇杆的上端，有滑枕的方形滑块，也是在杆上滑动，摇杆就使得滑枕前后运动。这两个滑块都是能够转动的。 当大齿轮转动时，由滑块带动摇杆前后扇形摆动。滑块位置在中心下面时，同等的转动圆心角，摇杆可以运动较大的角度，带动滑枕快速后退。 当大齿轮滑块在上方时，同样的圆心角，摇杆的运动就慢得多，这样滑枕就能够有较大的切削力。 调整大齿轮滑块的中心距，就能够调整滑枕行程。 滑枕是慢进快退，这样符合工作要求。本实验以牛头刨床刀具运动的主传动机构为设计对象，通过对具有急回特性的机构的设计，掌握机构的选型、构型方法，利用机构构型的组合原理完成方案设计、比拟，确定最终结果。最后进展运动模拟。牛头刨床主传动机构运动原理如下：当牛头刨床的主要工作机构滑枕右行时，刨刀进展切削，成为工作行程；此时要求刨头的速度较低且平稳，以提高切削质量；刨头左行时，不工作，称为回程，此时要求刨头的速度较高以提高生产率，这个关键特性称为“急回特性。用急回系数K加以描述。 式中为摆杆两极限位置的夹角故要实现“急回特性，就必须使机构的存在。角越大，K也越大，急回运动越明显。并通过改变杆件的长度，改变其“急回特性。1.2 设计目的机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要的实践性教学环节，其目的是：1进一步稳固和加深学生所学的理论知识；2培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对机械的分析和设计有一个较完整和系统的概念；3通过对具体问题的分析、计算、制图、技术资料的使用，电算程序的编制及计算机使用等各环节，培养学生独立分析问题和解决问题的工程技术能力。1.3 设计任务本设计的任务主要包括二局部： 1按机械的几何、运动等性能要求，进展低副机构的尺度综合和高副机构的轮廓线设计。2对所设计的机构进展运动分析。要求用解析法分析机构整个工作循环过程，并同时用图解法分析机构某几个瞬时位置的运动，对两种方法的分析结果作比照分析。二 设计计算过程及说明2.1 牛头刨床传动机构示意图及原始数据2.1.1 机构示意图：机构示意图：该机构由齿轮1驱动齿轮2，在齿轮2上铰接有滑块，再由导杆机构实现刨刀滑枕的切削运动。2.1.2 原始数据：齿轮参数：压力角 ，齿顶高系数=1 ，顶隙系数齿轮转速n1rpm模数mmm齿数Z1齿数Z2距离L1mm滑枕冲程Hmm行程数比系数K距离L2mm中心距O2O3220615581854701.6355350 2.2齿轮机构传动设计齿轮1不发生根切的最小变位系数x1min=0.118齿轮2不发生根切的最小变位系数x2min=-2.41 假设X1=0.6，X2=0.4。因为Z1<17 且X1，所以该齿轮不会发生根切。又由 Z2 > Zmin=17,所以齿轮2也不会发生根切现象。2/730.364+0.014904=0.024876,由内插法求得:=齿轮传动的中心距： =224.52 mm中心距变动系数： y=1=-1=0.9125.齿高变动系数： =1-0.9125=0.0875.齿顶圆压力角： = arc cos(/)=38.62°=arc cos(/)=26°重合度： = z1(tan38.62°-tan20°)+ z2(tan26°-tan20° )/2=1.343分度圆直径：=m=156 mm =90 mm ，=m =586 =348 mm 基圆直径: = cos=90cos20°=84.57 mm = cos=348cos20°=327.01 mm 齿顶圆直径: =2-+2m(-)=2224.52-348+12 (1-0.4) =108.24 mm =2-+2m(-)=2224.52-90+12 (1-0.6) =363.84 mm 齿根圆直径：Df1=m(z1-2-2+2)=615-2-20.25+20.6=82.2 mm Df2=m (z2-2-2+2)=658-2-20.25+20.4=337.8 mm变位齿轮分度圆上齿厚：s=12.04 mm 齿槽宽: e=6.799 mm小齿轮齿顶圆齿厚：= =2.56 mm 因为 > 0.4m=2.4mm,所以变位系数取值正确。 2.3连杆机构设计和运动分析 由k=1.6知，。由=，且在此极限位置时，求得=124.12mm又，求得=327.25.将机构置于图示坐标系中，各构件的矢量指向如下图，其适量方程为将上式分别向x轴和y轴投影的方程组其中只有和两个未知数，故可以通过解方程求解。将上方程组两边平方后相加 .将上方程组第二式除以第一式得 .将上方程组对时间求一阶导数得：其中只有和两个未知数，故可以通过解方程求解。解得同理将第二个方程组对时间 t求导并合并同类项，得 其中只有和两个未知数，解得：= 式中=为科氏加速度。同理可得=-2.4计算机源程序及注解 令的长度为L1,的长度为L2，的长度为S1，滑块A的位移为S，速度为V，加速度为a ,与X轴的夹角为J1，与X轴的夹角为J2，角速度为，的角速度为。的角加速度为e3.2.4.1源程序#include<math.h>#include<stdio.h>#define PI 3.1415926int i;float n1=220,m=6,z1=15,z2=58,Lo2o3=350,Lo2a=124.12;float j1,j2,tanj2,S,Lo2a,Lo3a,w1,w2,w3,V,e3,akab,a;PRINT(float j1) FILE *fp;fp=fopen("d:nTB5.txt","a");tanj2=(Lo2o3+Lo2a*sin(j1)/(Lo2a*cos(j1);j2=atan(tanj2); /*j2为杆与水平线夹角,j1为杆逆时针转过角度*/S=sqrt(Lo2o3)*(Lo2o3)+(Lo2a)*(Lo2a)+2*Lo2a*Lo2o3*sin(j1);w1=2*PI*n1/(60);w2=w1*z1/(z2);w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/(S); /*摇杆的角速度*/V=-w2*Lo2a*sin(j1-j2); /*滑块A相对于杆的速度*/e3=-(akab+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2)/(S); /*杆的角加速度*/akab=2*V*w3; /*科氏加速度*/a=S*w3*w3-Lo2a*w2*w2*cos(j1-j2); /*滑块A相对于杆的加速度*/printf("%2d%12.3f%16.3f%16.3f%16.3fn",i,(j1/(PI)*180,S,V,a);fprintf(fp,"%2d%12.3f%18.3f%18.3f%18.3fn",i,(j1/(PI)*180,S,V,a);fclose(fp);main() FILE *fp;if(fp=fopen("d:nTB5.txt","w+")=NULL)exit(0);printf("NO:t j1tt Stt Vtt ann");for(j1=0,i=1;j1<=2*PI;j1=j1+(5*(PI)/180),i+) PRINT(j1);if(i%20=0)system("pause");fclose(fp);system("pause"); 2.4.2运行结果及图形角度位移速度加速度0371.357697.001-1308.2035381.416676.036-1550.6310391.143651.688-1770.44315400.491624.274-1969.75120409.416594.08-2150.35925417.881561.368-2313.830425.849526.379-2461.36835433.29489.339-2594.14840440.175450.457-2713.04745446.477409.93-2818.81850452.176367.947-2912.08455457.249324.685-2993.35960461.681280.319-3063.06165465.456235.014-3121.52770468.562188.934-3169.02675470.988142.237-3205.76680472.72695.079-3231.90385473.77147.616-3247.54390474.120-3252.7595473.77147.6165546.707100472.72695.0795507.496105470.988142.2365442.236110468.562188.9335351.066115465.456235.0145234.183120461.681280.3195091.852125457.249324.6854924.409130452.176367.9464732.269135446.477409.934515.94140440.175450.4574276.039145433.29489.3394013.304150425.849526.3793728.627155417.881561.3683423.075160409.417594.083097.928165400.491624.2742754.727170391.143651.6882395.321175381.416676.0362021.937180371.3576971637.247185361.017714.2341244.458190350.455727.351847.397195339.733735.92450.606200328.922739.46459.417205318.099737.459-320.001210307.35729.327-680.666215296.768714.45-1014.91220286.457692.179-1314.689225276.531661.859-1572.12230267.112622.872-1780.325235258.33574.699-1934.568240250.324517.002-2033.597245243.233449.729-2080.914250237.195373.225-2085.51255232.341288.334-2061.493260228.783196.459-2026.147265226.61199.55-1996.479270225.880.001-1985.044275226.61199.5496735.849280228.783196.4586469.746285232.341288.3336053.646290237.195373.2245522.425295243.233449.7284914.83300250.324517.0024267.628305258.33574.6983611.707310267.112622.8712970.369315276.531661.8582359.372320286.457692.1791788.24325296.768714.451260.675330307.35729.327778.201335318.099737.459339.25b328.922739.464-58.814345339.733735.92-419.234350350.455727.351-745.429355361.017714.235-1040.724360371.357697.001-1308.22.5用图解法分析机构的三个瞬时位置的运动，作出相应机构位置图、速度和加速度图，并将图解法的结果与解析法计算结果相比拟。三 实验小结 通过此次课程设计，我深刻的认识到了学习中的缺乏与问题。特别是在机构运动分析过程中，我更是认识到了学习上的缺乏。在编程过程中频繁的错误让我伤透了脑筋。好在经过努力此次任务终于完成了，看着几十页的劳动成果，心中不禁油然产生一种成就感。 此次课程设计虽说一半是计算机工作一般人工劳作，但在数据的处理过程中却起到了相得益彰的效果。比方在对滑块的速度，加速度和位移的分析过程中虽然是采取计算机和人工计算两种不同的处理方式，但其得出的结果却差异不大，这充分说明了学习工作的多方法性，也教育我们不要拘泥于单一的思维方式，要用多重方法解决为题。 在设计的初始阶段在变位齿轮变位系数的选择过程中必须要先假设一组变位系数，然后再对这组系数进展计算验证，绝对不可只假设不验证，假设那样就使得设计的机构不能正常运作或容易毁坏，因此在实验的过程中要时时注意验证试验结果，只有这样才能保证设计成果的有效可行。四 参考文献 1X如鹏主编。 ?机械原理?。XX航空航天大学，2007. 2.?理论力学?第六版。 XX工业大学理论力学研究室编。2007版。 3. X苏，陈旭玲编。AutoCAD2006应用教程。科学。2006版. .word.
