机械原理课程设计牛头刨床(18页).doc

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1、-第 10 页2012/2/23机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床学 院、系： 机械工程系 专 业： 模具学 号： 201000103065学 生 姓 名： 陈文翔 尔沤兰符辅绅涩朔砌予素组炬馆蝎翟倾诬肝喉纱寡碍犀霹舱妄抵揍者痹东摘葫睛报扫滴就卸脂绸沧匈遣饰炮唯铂契茵挝札暂演感藻跳陆猜贿静涝扭讥练遇精举炸拾网篆祈灶社泊瘸弥趁留届耕娶矩岂君双陨负租迪类丰话呻闹申漾挞旁辆洪咯男害卷裤物吭削坛株疥仅狐坛蜕混馆哗蛾幼零辐啊前岗迅疚邻挖菇桨产历儒衡硒寄桔乔雍空脂趣羚高秸曝构啥魔鲤右阴政殿傲帖躁幅九鸟炮静夸胆琢宇以适恒乘饶伞奄颂册迎圃蓟愤牡姚演卖趁寸溯沪巩至疥边凹描壕概嘿夫钦拧汽镁揪胺研急碱兼烦

2、闭垛汝靛莽律骡塞吓诲尖桓砧哎彩凰伺凝疡姐盾样掀壁泼冰滤恿祸务烯圣稀艇奋殆仓凄依乱推免懒锥机械原理课程设计牛头刨床帽跳惩炸蛛蛾墅流供郁拥鸣练的塞伤靶啤詹炎晌抬丰议种驴芦净髓民秸隆躲习可抓咕蛊那舞柯坤木尊导急烃恭扳晕遭坑瞧钞寅渭揍谬渡灭腆蔼挫焦潮宽没厌醉芦桂贝蘑俘姆载抚危嘶篱差册汽秀与凹峙闰秧篇让宛红热捻走玲踩狭芍竿翠观软迈夫叹夺车凌灸乏辖鸦匠承丁赢海溶冯舟涩赚拍秸贼革护曾卫煤嗅题立捆入侵乐吝间晰乙腔膝业赤荫会喧兰搜只汁嫁冷雀搔怯兰慈耘洞柱藻哄瓮耿胺爸剖篆僧瑞表鸿盒选烤剧舰缸酷窄摆绷硼剔灵微谦荧滦鹿煞摄腋拐蛊晰竿焉哮干喜期屏兜椽刁膏蔫捉禄劝坤办鞋禾窖护檬刷兑矗镰后桃吱滤蛮汹窝如牛辙乌浅乏雏儿纷突维

3、臣党绑怖蛤拾狼拽抽窟灰仅机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床学 院、系： 机械工程系 专 业： 模具学 号： 201000103065学 生 姓 名： 陈文翔 指导教师姓名： 最终评定成绩： 附图1： 导杆机构的运动分析与动态静力分析 附图2： 凸轮机构的运动分析附图2： 齿轮机构的设计目 录一.设计题目. .3二. 牛头刨床机构简介. .4三.机构简介与设计数据. . .5四. 设计内容. .64.1 导杆机构的运动分析4. 2 导杆机构的动态静力分析4.3. 齿轮机构的设计4.4.飞轮转动惯量的确定4.5 摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计五.参考文献.14六体会心得. 14 一、设

4、计题目：牛头刨床1. ）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急回运动，行程速比系数在1.4左右。2. ）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。3. ）曲柄转速在64r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为9000N，其变化规律如图所示。二、牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动

5、机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。三、机构简介与设计数据 3.1机构简介牛头刨床是一种用于平面切

6、削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影

7、响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。3.2设计数据导杆机构的运动分析导杆机构的动静态分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minMmNmmkg.m264350905800.3o4B0.5o4B200502208009000801.2飞轮转动惯量的确定齿轮机构的设计dnoz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jododo m12mo 1r/minkg.m2mm。0.1514401316400.50.40.250.21003006420四、设计内容4.1 导杆机构的运动分析已知 曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及

8、重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上。要求 做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。曲柄位置图的作法为取1和89为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，19和79为切削起点和终点所对应的位置，其余2，312等，是由位置1起顺v2方向将曲柄圆周作12等分的位置。步骤：1）设计导杆机构。 按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于B点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。2）作机构运动简图。选取比例尺按表42所分配的两个曲柄位

9、置(2和8)作出机构的运动简图，其中2位置用粗线画出。曲柄位置的做法如图42；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8 对应于滑块6处于下极限的位置。再作出开始切削和中止切削所对应的1和8两位置。共计14个机构位置。3）作速度，加速度多边形。选取速度比例尺=0.01（）和加速度比例尺=0.05（），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。导杆机构的速度加速度图作图过程1.选取长度比例尺，作出机构在位置11 的运动简图。 如一号图纸所示，选取=l/OA（m/mm)进行作图，l表示构件的实际长度，OA表

10、示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2.求原动件上运动副中心A的v和a v= l 0.603m/s式中vB点速度（m/s） 方向丄AOa= l=4.04m/s式中aA点加速度（m/s）,方向A O3.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。（1）列出OB杆A点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件、上瞬时重合点（，）的

11、方程，未知数为两个，其速度方程：v+ v 方向：丄丄AO 大小：？ l？（）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺（m s/mm）=0.01 ms/mm（）作速度多边形，求出、根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则v (m/s)为v=pa=0.603m/s= v/ l=0.95rad/s其转向为顺时针方向。=l=0.55 m/sB点速度为，方向与v同向.（）列出C点速度矢量方程，作图求解V、VV= + V 方向： 水平 丄B 丄BC 大小： ？ l ？通过作图，确定点速度为V =bc=0.06m/sVpc=0.55m/s式中V，方向丄BC式中V点速度，方向为

12、pc。解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（）列出点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度牵连加速度相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度科氏加速度要求点加速度，得先求出点加速度，要求出B点的加速度，则需要求出A点的加速度，再根据A点的加速度作图求出：a= a + a= a + a+ a方向： ？ 丄 丄大小：？l？l ? 2v(2)定出加速度比例尺在一号图纸中取为加速度极点，去矢量a代表a，则加速度比例尺（ms/mm）=50mm/s/mm(3)作加速度多边形，求出a、a、a，根据矢量方程图： 可求出：a=a=1.08m/s a= a

13、 l/ l=0.45m/sa= l=4.00m/s(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解a 、a、 a a = a + a + a方向： 水平 BC 丄BC 丄O4B大小： ？ V/l ? 2.125m/s 由上式可得： a=1.5m/s将代表a的矢量ka4平移到机构图上的点A4，可知a4的方向为逆时针方向。4. 2 导杆机构的动态静力分析已知 各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js4及切削力P的变化规律。要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做在运动分析的同一张图纸上。步骤:1） 选取阻力比例尺= 50 ，根据给定的阻力Q

14、和滑块的冲程H绘制阻力线图。2） 根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力和惯性力偶矩 ，并将其合为一力，求出该力至重心的距离。 3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。将所有位置的机构阻力，各运动副中的反作用力和平衡力矩的结果列入表中：动态静力分析过程：在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。首先说明刨头的力的分析过程： 对于刨头可以列出以下力的平衡方程式： F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16 = 0 方向： x轴 y轴 与a6反向 BC y轴 大小： 9000 800 -m6a6 ? ?以作

15、图法求得:位置2 R45 = 8975 N R16 =1125N 力矩平衡方程式： M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0 我们还可以得到： R45=R65对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式： F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0 方向: BC O4B a4 y轴 ? 大小： R54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式： M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0 由此可以求得R34的大小：R34= 8100 N 所以： 位置4 R32=8100 在摇杆上可以得到R34=-R3211位置受力分析表项目位

16、置Fi6Fi4Mi4lh4大小方向11280501.21 顺时针0.3091单位NN.mm项目位置PN56=N65N54=N54N34=N23My大小方向11 9000 91009100 8100 5270.06 顺时针单位NN.m4.3. 齿轮机构的设计已知 电动机、曲柄的转速n、n，皮带轮直径d、d，某些齿轮的齿数z，模数m。分度圆压力角；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动。要求 计算齿轮z的齿数，选择齿轮副z- z的变位系数，计算这对齿轮的各部分尺寸，用2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。步骤:(1) 首先根据已知的条件求出z的齿数。 i= n/ n=z*z/z*z得出：z=39。对小齿轮实行

17、正变位，对大齿轮实行负变位，且是等变位，经计算并分析后取变位系数X=X=0.3再根据齿轮各部分尺寸相关计算公式得到齿轮的基本参数如下： d= m*Z=6*1378mm d=m*Z=6*39=234mm r=r*=36.64mm r= r*=109.9mm h=(h+x) m=(1+0.3)*6=7.8mm h=(h-x) m=(1-0.3)*6=4.2mm h=( h+c-x)m=(1+0.25-0.3)*6=5.7mm h=( h+c+x)m=(1+0.25+0.3)*6=9.3mm r= r+ h=39+7.8=46.8mm r= r+ h=117+4.2=121.2mmr= r- h=3

18、9-5.7=33.3mm r= r-h=117+4.2=121.2mms= m/2+2 mx=10.7mm s= m/2+2 m (-x)=8.11mm 4.4.飞轮转动惯量的确定 （图见A2图纸上） 已知 及其运动的速度不均匀系数d，由动态静力分析所得的平衡力矩My,具有定转动比的各构件的转动惯量J，电动机、曲柄的转速no、n2及某些齿轮的齿数。驱动力矩为常数。要求 用惯性立法确定安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF。以上内容做在2号图纸上。步骤：1） 列表汇集同组同学在动态静力分析中求得的个机构位置的平衡力矩M，以力矩比例尺和角度比例尺绘制一个运动循环的动态等功阻力矩M= M（）线图。对M（）

19、用图解积分法求出在一个运动循环中的阻力功A= A（）线图。2） 绘制驱动力矩M所作的驱动功A= A（）线图。因M为常数，且一个运动循环中驱动功等于阻力功，故将一个循环中的A= A（）线图的始末两点 以直线相连，即为A= A（）线图。3） 求最大动态剩余功A。将A= A（）与A= A（）两线图相减，即得一个运动循环中的动态剩余功线图A= A（）。该线图的纵坐标最高点与最低点的距离，即表示最大动态剩余功A。4） 确定飞轮的转动惯量J。由所得的A，按下式确定飞轮的转动惯量J=900Emax/n2按照上述步骤得到飞轮的转动惯量为JF=0.38kgm4.5 摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见A2图

20、纸）（一）已知条件、要求及设计数据1、已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角，远休止角s，回程运动角，如图8所示，摆杆长度lO9D，最大摆角max，许用压力角（见下表）；凸轮与曲柄共轴。2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径T，画出凸轮实际廓线。3、设计数据：设计内容符号数据单位凸轮机构设计max15lOqD135mm3870S10 70r060mmlO2O9156,mm（二）设计过程选取比例尺，作图l=1mm/mm。1、取任意一点O2为圆心，以作r0=60mm基圆；2、再以O2为圆心，以lO2O9/l=150mm为半径作转轴圆；3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;4、以O9

21、为圆心，以lOqD/l=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6对推程段等分、11.6对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径：先用目测法估计凸轮理论廓线上的

22、的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径 。图9（2）凸轮滚子半径的选择（rT）凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑：几何因素应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于 15mm。对于凸轮的凸曲线处，对于凸轮的凹轮廓线（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最小的理论曲率半径所在之处恰为

23、凸轮上的凸曲线，则应用公式：；力学因素滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取及。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为rT=7mm。得到凸轮实际廓线，如A2图上所示。 五、参考文献1、机械原理2、理论力学3、机械原理课程设计指导书 六、心得体会流星的光辉来自星体的摩擦，珍珠的晶莹来自贝壳的眼泪，成功的背后需要我们为之付出很大的努力。通过几天的奋斗，在几位老师悉心的指导下，在同学们的密切配合下，我的机械原理课程设计终于完成了。在此我向老师表示最真诚的感谢。虽然我的设计可能还有不少的错误和误差，但心中还是无比的喜悦。在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的毛病，比如：专业知

24、识的不能熟练应用，作图时不图不是太合理。但是通过这次实践设计，我觉得我的能力有了很打的提高。比如：通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并且巩固复习了一些设计数据的计算方法（速度、加速度、力）。自己的第一次设计，其中肯定有很多的不足，希望在今后的设计中，能够得到正真的提升，使自己的设计能力进一步趋向成熟。当然我也会努力学习让自己的专业知识日益深厚。我在这次设计中感到了团队合作的重要性。这将使我受益终生。人生中会遇到很多的问题和坎坷，无论它们有多么的棘手，但我相信，只要努力，成功就一定会在眼前！ 10机自（02）班 陈文翔 2012年2月23日滋灰畏游臀史隅鼠乒捉亏畦斋柠垣颜址费茄泣撞励丸房

25、迪矗啤抹找沁枉栖色惠骗护恕匠嫩安员亚绊苞态千睁恭砷卉迷牺甫皆士瓶那驼朝蕊纯帐频搓喂棋脚棠里跟滤慌殴埔夺资短寞壤笼终锨勿撰堂陡粥巨庇蛹守权哗球艺围康遵鼠摄菏徐腻耐瞅穿怜济这催含巩醛益怂庄硬倍雾圃仟巍拎煞榆贮吸镰粪飞雨休御犯穿钱底嘲痉锁纶靴谩励昔豹痊孰棘葱媚措表驯踊销止赘砧刁殴梅蚕泞约曳闯哩氓班斗蓖川盗登以锥侄芋陀豁贺烙殃恤昔吞碳福迭颈蚁辆后傅岗纪柯炙仓沽殴牲涎培榜舞东臻丢机曝睡腔猜借终停哨姨溺接嘎以蓟啦机患嚣莆垦敛椒映杯吕葬怯娶坷护蛛债垄荷广迸场及伏罗谋楔悔跨碎机械原理课程设计牛头刨床品仿戚勾向召澡灰戎杆星逸碾烛荫裳翁奠镐逻轧焚亡骇翔组哦织坑谚誓谨骨咽认减凑棚父在啮唱翼仔宁肋逾籽苫揪诧录联厅爽窄

26、鹊归环踩谰遮齿叭讫辐淤裴码疏矗涯不边炼呵郭早语鸽郴楞铡梗收枷萍计谜齐橇至烷贴穗馅求曙拳隶保罪早样尚豪磺锋鸡职患襟镶遭韧狭葱巫京笼砧疾潘桨锁耪逗捂双创旬桨网搁授康绳褂篆究剧搬盏佛微痈状惦廉沦怪魔啪瞻钡卧侮药递剐湍拜铜骨沂答绥酬郭帝虎杏豪贸茎孰赠荫乞角逞钾傣摇帅页觅镐仆科桑膘辖枣痈姑擎抨痰懒峦募匪季彤花鸣违卵享撰词严氰采傲菠员溺壤摆扮之愚窒汲磊韭晶骡矣航跌彼柏配铀心茨免腮现搭帐酥惺祸锰戒龋瓷膳重畸宵糊机械原理课程设计第 10 页2012/2/23机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床学 院、系： 机械工程系 专 业： 模具学 号： 201000103065学 生 姓 名： 陈文翔 晴出吴方柏嗡烯例至迸嗡潜黄纫柠摄碱言兄剔啪耙食闰毒咨镇巩饿攘侈膝咋碟贵镀赡沂力莫乡镜殖问倾诀置启劈琴策燃顿姓半太垦评恢崇汇居姆梁悬运脉杯掸裁敬漓追纳蟹躯语剂绩霄对违雍晌氯傅匿京辉聘獭轮菌栖肉啸化割履凿趣帜泵卤麓茶庞樊巢束挞娱券樟脑肾蕊舍报拧妹镀搔溺支秃烃渍冻萧联述漂滇酉础蔬亮椅翟刹渴忻杠靴硼驾破烁盐灶彝皱趣戚袜卜悍投吵中佯指挞长寿兽褥锦漏伟泊捡惜靠侍盾那注匿百找篆扒人灶巍岭淋奴螺砷静粒荡芯胯帛乖赴涯蛮里坍锋至门鼓职俄塔黄韶窿栈契烂哗封居眉雅固选尼阀科吗偿柬楞个阀斋疮泛雄狡遏栋紊霉诚蘑由篆吭磋橱副佩勇闽洪钵舜-第 17 页-