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  买文档后送图纸, 课程设计说明书 题 目 系 机械设计制造及其自动化 专业 班 号 学生姓名 指导教师 完成日期 年 月 日 湖南工程学院机械工程系 目 录 一.任务书…………………………………………………………………………………………1 二.确定机构参数 ……………………………………………………………………………2 三.机构运动分析 ……………………………………………………………………………3 1.速度分析…………………………………………………………………………………3 2.加速度分析………………………………………………………………………………3 四.机构受力分析 ……………………………………………………………………………3 1.构件惯性力计算………………………………………………………………………3 2.杆组受力分析 …………………………………………………………………………3 五.凸轮机构设计………………………………………………………………………………3 六.齿轮机构设计………………………………………………………………………………3 七.机构运动循环图……………………………………………………………………………3 八.参考文献………………………………………………………………………………………12 机械原理课程设计任务书 一、机械原理课程设计内容 机械原理课程设计是本门课程的一个重要实践性教学环节, 同时又是机械类专业人才培养计划中的一个相对独立的设计实践, 在培养学生的机械综合设计能力(重点在机械系统运动方案设计)及创新意识与能力方面, 起着十分重要的作用。机械原理课程设计是作为培养学生设计能力和创新能力的重要手段, 是高等学校工科有关专业学生第一次较全面的综合设计训练。通过课程设计这一环节, 使学生更好地掌握和加深理解本课程的基本理论和方法, 进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机的能力。它通常是对一个简单的机械系统, 进行运动方案的设计和对其进行运动和动力分析。 机械系统运动方案设计是机械原理课程设计的主要内容, 其具体设计的内容有: 1. 功能原理方案的设计和构思 根据机械所要实现的功能(功用)采用有关的工作原理, 由工作原理出发设计和构思出工艺动作(即机械执行构件的运动)过程。 2. 机械系统运动方案的设计 机械系统运动方案通常用机械系统运动示意图来表示, 它是根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各个动作的运动规律要求, 选择相应的若干执行机构, 并按一定的关系把它们组合成机械系统运动示意图。 3. 机械运动简图的尺度综合 将机械系统运动方案中的各个执行机构, 根据工艺动作运动规律和机械运动循环图的要求进行运动学尺度综合。 4. 机械系统运动方案的评价选择 在进行机械系统运动方案设计时, 由于能实现同一种功起的机构不是唯一的, 因此选用不同的机构就能构成不同的方案。 二、课程设计说明书的编写要求 课程设计说明书是设计说明书中的一种。编写课程设计说明书是机械原理课程设计的基本要求之一,学生应通过课程设计说明书的编写学会如何编写设计说明书。 1. 编写设计说明书的目的和作用 设计说明书实际上是设计工作的总结报告,它应详细和全面地反映整个设计工作。设计说明书应详细地记录设计过程中所使用的各种数据及数据来源,给出设计过程中的各种设计计算公式和依据,说明各种选择的依据(如电动机的选择、各种方案的选择等),给出设计的结果和必要的说明。设计工作是创造性工作,设计的好坏、正确与否至关重要。设计阶段出现的错误如不及时纠正,将会给今后的工作带来巨大损失。因此,设计工作完成后,通常都要请有关部门和专家对设计工作进行审查。编写设计说明书的目的就是用书面的形式向审查者报告设计工作,以便于审查者进行审查。 2. 编写说明书的注童事项 1)预备好草稿本。每个学生在接到课程设计任务书之后要准备一个草稿本,把在课程设计过程中查阅、摘录的资料,初步的运算,编程的草稿,设计构思的草图,心得思路、书写的草稿等都记录在案。不要轻易散落、丢失。这些材料是写正式说明书的基本素材。 2)说明书应诙用钢笔写在专门的报告纸上,要求字迹端正,文句通顺,层次清楚,叙述简明。通过课程设计说明书的编写,学生应学会整理设计数据,绘制图表和简图,用工程术语表达设计成果的方法。说明书是每个学生治学态度,独立分析能力,归纳总结表达能力的综合反映,每个学生必须下苦功夫斟字酌句写出自己的水平与风格,也为书写其他课程设计说明书、毕业设计和论文打下基础。 3)说明书中所用的公式和数据应说明来源,参考资料应编号和书写页次。 4)说明书中,每一自成单元的内容都应有大小标题,使其醒目突出。 5)说明书中必须附有相应的图纸;图纸的数量要达到规定的要求;图纸的质量要求作图准确,布图匀称,图面整洁,线条、尺寸标注符合制图标准的规定;绘制的运动曲线)说明书应加上封面与目录装订成册。 《机械原理》课程设计任务书 一、《机械原理》课程设计时间为一周 二、《机械原理》课程设计设计任务 学生在规定一周的设计时间内, 从下列各题中自选一个题号进行设计(或由指导教师指定)。 《机械原理》课程设计应完成的工作量有: 1. 机械系统运动方案的总装图1张(A1或A2); 2. 各种机构的机械运动简图1张(A1或A3); 3. 由指导教师指定对某机构进行运动分析和动力分析并绘制其图(A1或A2); 4. 编写设计说明书1份。 《机械原理》课程设计说明书的内容大致包括: 1)设计任务书(一般由教师发给)。 2)原动机的选择。 3)传动机构的选择与比较。 4)执行机构的选择与比较。 5)机械系统运动方案的拟定与比较。 6)设计机械系统的运动循环图。 7)机构的设计与运动和动力分析。 8)画出运动方案布置图及机械运动简图。 9)完成设计所用方法及其原理的简要说明。 10)列出必要的计算公式及计算结果。 11)列出主要参考资料并编号。 《机械原理》课程设计题目 题Ⅰ 设计牛头刨床主传动机构的运动方案 一、牛头刨床主传动机构的运动简图及设计内容 1.机构运动简图 图1—1 2. 设计原始数据 见表1—1 表1—1 设计原始数据 设计内容 导杆机构的运动分析 符 号 单位 r/min mm mm mm mm mm mm mm Ⅰ 60 380 110 540 0.25 0.5 240 50 Ⅱ 64 350 90 580 0.3 0.5 200 50 Ⅲ 72 430 110 610 0.36 0.5 180 40 设计内容 导杆机构的动态静力分析 符 号 单位 N N N mm kg m2 Ⅰ 200 700 7000 80 1.1 Ⅱ 220 800 9000 80 1.2 Ⅲ 220 620 8000 100 1.2 设计内容 齿轮机构设计 符 号 单位 mm mm mm mm mm Ⅰ 100 300 600 3.5 6 20 40 15 Ⅱ 100 300 600 4 6 17 40 15 Ⅲ 100 300 600 3.5 6 19 40 16 设计内容 凸轮机构的设计 符 号 单位 o mm mm mm mm mm o o o o Ⅰ 15 125 130 150 250 110 40 75 10 75 Ⅱ 15 135 140 160 260 120 38 70 10 70 Ⅲ 15 130 135 155 250 115 42 75 10 65 设计内容 飞轮转动惯量的确定 符 号 单位 r/min kg m2 kg m2 kg m2 kg m2 γ o Ⅰ 0.15 1440 0.5 0.3 0.2 0.2 30 Ⅱ 0.15 1440 0.5 0.4 0.25 0.2 30 Ⅲ 0.15 1440 0.5 0.3 0.2 0.2 30 3. 设计内容 1)连杆机构的设计及运动分析 绘制机构运动简图,作机构两个位置(由教师指定)的速度、加速度多边形,作滑块的运动线)连杆机构的动态静力分析 作滑块工作行程中给定的一个位置(由教师指定)的动态静力分析,在A1图纸上完成。 3)凸轮机构设计 绘制凸轮轮廓曲线)齿轮机构设计 绘制齿轮机构运动简图,在A3图纸上完成。 5)绘制总装配图 绘制总装配图,要求滑块从上极限往下工作时,凸轮开始上升供油,特别要注意曲柄与凸轮的位置应对应,在2号图纸上完成。 设 计 内 容 计 算 结 果 二.确定机构参数 取uL=2mm/mm作机构运动简图(1) a1=209.64° = 199.64° lBC=0.36·lo4B=219.6mm lo4s4=0.5·lo4B=305mm lo4A=435mm ω2=2·3.14·n=2×3.14×72/60=7.54 rad/s 三.机构运动分析 导杆机构的运动分析 1.速度分析: 对构件2: VA2=ω2·lo2A =7.54×0.11=0.829m/s=829mm/s=VA3 对构件3: VA4 = VA3 + VA4A3 方向:⊥O4A ⊥O2A A→O4 大小: ? ω2·lo2A ? 取uv=10(mm/s)/mm作速度多边形,如图(2) 得VA4=uv·Pa4=10×14 mm/s =0.14m/s, VA4A3= uv·a3 a4=10×81.7 mm/s =0.817m/s, ω4=VA4/lo4A=0.14÷0.435=0.32rad/s VB4=ω4·lo4B=0.322×0.61=0.196m/s=VB5 对构件5: VC = VB + VCB 方向: 水平向右 ⊥O4B ⊥BC 大小: ? 0.196 ? 取uv=10(mm/s)/mm作速度多边形,如图(2) 得VC= uv·Pc=10×19.2 mm/s =0.192m/s VCB= uv·BC=10×5 mm/s =0.05m/s 2.加速度分析: aA4n=ω42·lo4A=0.142÷0.435=0.45m/s2, aK=2ω4×VA3A4=2×0.32×0.817=0.523m/s2, 对构件2: aA2=ω22·lo2A=7.542·0.11=6.25m/s2 =aA3 对构件3: aA4 = aA4n + aA4t = aA3 + aK + ar 方向: A→O2 A→O4 ⊥O4A A→O2 ⊥O4A A→O4 大小: ? 0.45 ? 6.25 0.523 ? 取ua=100(mm/s2)/mm作加速度多边形,如图(3) 得aA4t = ua·ab=100×66.85mm/s =6.685m/s2 ar = ua·db=100×6.12mm/s =0.612m/s2, α4=aA4t /lo4A=12.96 m/s2 aA4 = ua·P`b=100×66.85mm/s =6.685m/s2 ω5= VC5B4 /lBC=0.23 rad/s aB4= aA4·lo4B /lo4A=9.38 m/s2 aCBn =ω5·lcB=0.0113 m/s2 对构件5: aC = aB + aC5B4n + aC5B4t 方向:水平向右 ⊥O4B C→B ⊥BC 大小: ? 9.38 0.0113 ? 取ua=100(mm/s2)/mm作加速度多边形,如图(3) 得aC= ua·P`e=100×78.22mm/s =7.82m/s2= aC6, aCBt =ua·ej=100×13.82mm/s =1.38m/s2, aS4=aB4/2=4.19m/s2 四.机构受力分析 导杆机构的受力分析 1.构件惯性力计算 确定各构件的惯性力及惯性力偶矩 对构件4: 惯性力FI4=m4·aS4=(G4/g)·aS4=220÷4.19=89N(顺时针), 惯性力偶矩MI4=JS4·α4=1.2×12.96=15.552(kg·m2)/s2, 对构件6: 惯性力FI6=m6·aC6=(G6/g)·aC6=620÷9.8×7.82=495N, 2.杆组受力分析 作动态静力分析 取杆组5-6为分离体,作动态静力分析,如图(5) 由其平衡条件知: FR16 + FI6 + P + FR45 + G6 = 0 方向:竖直向上 水平向右 水平向左 C→B 竖直向下 大小: ? 495 8000 ? 620 取uF=100N/mm作力矢量多边形,如图(5) 得FR16=uF·de=100×9.47 =947N FR45= uF·ea=100×85.07 =8507= -FR54, 取杆组3-4为分离体, 作动态静力分析,如图(6)有 ΣMO4=0,MI4 -FR23·hAO4 + G4·lS4O4 + FR54·hBO4+ FI4·l=0 由图知:hAO4=435mm, hS4O4 =76.88mm,hBO4=620mm,代入上式得FR23=11800N(⊥O4B向右) 由杆组3-4的平衡条件知: FR54 + FR23 + FI4 + G4 + FR14n + FR14t = 0 方向:B→C ⊥O4B向右 与a4反向 竖直向下 ? ? 大小:8507 11800 89 220 ? ? 取uF=100N/mm作力矢量多边形,如图(7) 得FR14n =uF·kf=100×15.78 =1578N(方向如图所示) FR14t =uF·jk=100×33.42 =3342N(方向如图所示) 再取构件2为分离体,如图(8) 其上有运动副反力FR32和待求运动副反力FR12。将杆2对O2点取矩,得平衡力矩MA2=FR32·hAO2=11800×0.1868=220N·m(逆时针), 又由杆2的力平衡条件,得FR12= -FR32=220N 凸轮机构的设计 (一)已知条件、要求及设计数据 1、已知:摆杆9为等加速等减速运动规律,其推程运动角Φ,远休止角Φs,回程运动角Φ,如图8所示,摆杆长度lO9D,最大摆角ψmax,许用压力角〔α〕(见下表);凸轮与曲柄共轴。 根据以上数据及运动规律得运动方程如下 =h[(б∕б0) -sin(2лб∕б0)( 2л)] 0=0° 1= 齿轮机构的传动分析 ? ?Z?"(19) Z1'(40) Z1(16) Z2(48) 分度圆直径 ???66.5 ??140 ?96 ???288 基圆直径 ??62.49 ??131.56 ?90.21 ??270.63 齿顶圆直径 73.5 147 108 300 齿根圆直径 57.75 131 81 273 分度圆齿厚 5.59 5.49 9.4 9.4 分度圆齿高 3.6 3.5 6.2 6 中心距 103 192 VA2=0.69m/s VA3=0.69m/s VA4=0.57m/s VB4=0.66m/s VC5=0.65m/s aK=0.93m/s2 aA2=4.33m/s2 aA3=4.33m/s2 aA4=3.46m/s2 aB4=3.98m/s2 α4 =7.17s-2 aC5=3.93m/s2 aC6=3.93m/s2 aS4=2.00m/s2 FI4=40.8N MI4=7.89(kg·m2)/s2 FI6=277.9N FR16=466.3N FR45=7003.9N FR54=-7003.9N FR23=8034.7N FR32=-8034.7N FR14 =3616.1N MA2=883.8N·m FR12= 8034.7N VA2=0.69m/s VA3=0.69m/s VA4=0.65m/s VB4=1.28m/s VB5=1.28m/s VC5=1.285m/s aK=1.04m/s2 aA2=4.33m/s2 aA3=4.33m/s2 aA4=2.86m/s2 aB4=5.64m/s2 α4 = 8.80s-2 aC5=4.93m/s2 aC6=4.93m/s2 as4 =2.82m/s2 FI4=57.6N MI4=9.68(kg·m2)/s2 FI6=352.1N FR16=675.7N FR45=352.9N FR54=-352.9N FR23=642.8N FR32=-642.8N FR14 =1042N MA2=70.78N·m FR12= 642.8N ΔWmax=1033.32J JF=0.3033(kg·m2) 5.参考文献 [1] 孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理[M].7版.北京:高等教育出版社,2006.5,1—169 [2] 罗洪田.机械原理课程设计指导书[M].7版.北京:高等教育出版社,1986.10,45—47 [3] 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].7版.北京:高等教育出版社,2009.7, 买文档送图纸,

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