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  《机械原理》课程设计说明书题目:牛头刨床的设计与分析专业:车辆工程班级: 11-2姓名: xxx学号:xxxxxxxxx指导教师:xxx2013 年 5 月摘要牛头刨床设计的主要内容在于齿轮减速传动机构以及主体机构的设计,其基本原理是将电机的转动转化为刨刀的往复切削运动。两种运动的转换通过机械原理中的不同机构配合使用很容易实现,但如何使刨床处于更好的工作状态就需要进行深入的比较分析了。这对于机构的选择以及机构的尺寸设计提出了深层次的要求。该设计用转动导杆机构与对心曲柄滑块机构进行组合,通过合理的的杆件尺寸设计使得牛头刨床工作处于平顺稳定的状态。设计过程中运用多种软件进行刨床的动力学以及运动学分析,通过不断对运动曲线的优化比较选择出最佳方案。本设计传动机构主要从满足执行构件需求的角度出发,根据齿轮设计原理进行合理地传动比分配,以及相应电机功率的选择。本设计优点在于能够提供充分的理论依据来正视设计的合理性以及可行性,同时在实现在满足任务书要求的基础上能够对设计进行优化与整合。目录一、机械原理课程设计的目的与任务 .- 1 -1、课程设计的目的 .- 1 -2、课程设计的任务 .- 1 -3、课程设计的准备和注意事项 .- 1 -4、主要参数 .- 2 -二、主体机构设计: .- 2 -1、主体运动的运动要求和动力要求 .- 2 -2、设计要求 .- 2 -3、主体机构设计可在以下几种方案中选择 .- 2 -4、主传动机构尺寸的综合与确定 [1]:.- 4 -5、解析法运动分析及程序 .- 5 -6、飞轮转动惯量的确定 .- 10 -三、齿轮机构设计 .- 13 -1、设计要求: .- 13 -2、传动方案设计 .- 14 -1)计算传动装置的总传动比 并分配传动比: .- 14 -i2)计算传动装置各轴的转速: .- 14 -3)各轴输入的功率 .- 15 -4)各轴输入的转矩 .- 15 -3、电机选择 .- 16 -4、齿轮 1、2 设计结果 .- 16 -1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 .- 16 -2)几何尺寸计算。 .- 16 -5、齿轮 3、4 设计结果 .- 17 -1)齿数、传动比以及啮合角的选择 .- 17 -2)变位系数的确定 .- 17 -3) 确定齿轮 3、4 的详细参数 .- 17 -4)齿轮轴直接的选择 .- 18 -四、个人总结 .- 18 -五、参考文献: .- 19 -一、机械原理课程设计的目的与任务 1、课程设计的目的 机械原理课程设计是继机械原理课程之后独立的设计课程。其目的是进一步加深学生对所学知识的理解。使学生对于机构分析与综合的基本理论、基本方法有一个系统的完整的概念,培养学生综合运用所学知识独立解决机构设计问题的能力和使用计算机解决工程技术问题的能力。同时培养学生的创新精神。 2、课程设计的任务课程设计的任务是根据要求拟定和论证机器的主体机构的设计方案,并对选定方案进行运动分析,确定飞轮转动惯量,对齿轮机构进行设计计算,最后完成设计图纸,设计说明书(A4 纸) (如果在计算过程中借助计算机计算,则需要打印源程序和计算结果、图表结果) 。设计说明书统一按规定格式要求撰写。 课程设计包括,主体机构设计,齿轮机构设计两个部分。3、课程设计的准备和注意事项 在课程设计前要阅读指导书,复习有关课程内容,拟定主体机构的设计方案前要查阅有关资料,观看录像片,了解各种机构及其使用场合。(1)根据牛头刨床的机构简图及必要的数据,进行机构的结构设计、结构分析和运动动力学分析;(2)为了提高生产效率,要求刨刀的往复切削运动具有急回特性(切削时刨刀的移动速度低于空行程速度) ;(3)刨刀切削运动速度平稳;(4)要求机构具有良好的传力特性(在整个行程中推动牛头刨床应有较小的压力角)4、主要参数切削力 P=4000N,传动角 γ=60 °,曲柄转速 n=60r/min,导程 H=150mm二、主体机构设计:1、主体运动的运动要求和动力要求 (1)刨刀工作行程要求速度比较平稳,空回行程时刨刀快速退回,机构行程速比系数在 1.4 左右。 (2)刨刀行程 H=150mm。曲柄转速、切削力、许用传动角等见主要参数。(3)切削力 P 大小及变化规律如图 1 所示,在切削行程的两端留出一点空程。 图 1 切削力2、设计要求 在满足运动要求和动力要求的条件下,对选定的方案用图解法作一个一般位置的运动分析,包括机构运动简图,速度,加速度图(要保留作图痕迹) 。3、主体机构设计可在以下几种方案中选择 A、摆动导杆机构与摇杆滑块机构组合 B、转动导杆机构与对心曲柄滑块机构组合 C、偏置曲柄滑块机构 D、曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构组合 E、双曲柄机构与对心曲柄滑块机构组合 F、摆动导杆机构与齿轮齿条机构组合 G、摆动从动件凸轮机构与摇杆滑块机构组合比较运动方案 【3】各个方案特点A方案摆动导杆机构与摇杆滑块机构组合 具有急回特性,导杆机构有较大的传动角,传动性能良好;机构横向与纵向运动尺寸都不太大,比较匀称合理。工作行程中,刨刀的速度比较慢,而且变化平缓,符合切削要求。B方案转动导杆机构与对心曲柄滑块机构组合具有急回特性,有两个四杆机构组成。只有正确选择 λ,便可满足行程速比系数 K 的要求。但若减少 λ,K 增大,将使导杆角速度变化剧烈,产生冲击。曲柄和导杆都能做整周运动,因此机构横向与纵向尺寸均较大,且 A 和 C 传动轴均需要悬臂安装,否则机构运动时与曲柄将发生干涉。C方案偏置曲柄滑块机构具有急回特性,由于增大 e 或减小连杆长度可以使 K 增大,但是会使得滑块速度变化剧烈,最大速度、加速度和动载荷,且会使最小传动角减小,传动性能变差。永乐国际appD方案曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构组合 具有急回特性,设计计算比较麻烦,做往复运动的滑块以及平面复杂运动的连杆 BC 和 CE 动平衡。E方案双曲柄机构与对心曲柄滑块机构组合 具有急回特性,有两个四杆机构组成。机构横向尺寸与纵向尺寸均较大,且 A 和 D 传动轴均应悬臂安装,否则机构运动时,轴与曲柄发生干涉,做往复运动的滑块以及做平面复杂运动的连杆动平衡比较困难。F方案摆动导杆机构与齿轮齿条机构组合 具有齿轮齿条加工复杂,特别是制作精度高的齿条较困难。采用高副接触,易磨损,磨损后传动不平稳,会产生噪声。导杆做变速往复摆动,特别是空回行程中,导杆的角速度有较剧烈的变化,会使齿轮有较大的惯性冲击和振动。需要解决扇形齿轮平衡问题,否则动载荷较大,齿轮齿条在较大的冲击载荷下工作,轮齿易折断。G方案摆动从动件凸轮机构与摇杆滑块机构组合虽然该方案中凸轮机构可以使从动件获得任意的运动规律,但凸轮制作复杂、便面硬度要求高,因此加工和热处理费用高。方案采用高副接触,只能承受较小载荷,且表面磨损较快,磨损后凸轮的廓线形状即发生变化。由于滑块具有急回特性,凸轮受到的冲击较大。滑块的行程 H 比较大,调节困难,必然使得凸轮机构压力角过大,而为了减小压力角必然增大基圆半径,导致整个机构十分庞大。为保持凸轮和从动件始终接触,需用力封闭或几何封闭,结构复杂。以 B 方案设计机构运动简图如下图(图上角度只是一种情况的展示 )具体图纸见附录一:图 24、主传动机构尺寸的综合与确定 [

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