牛头刨床机械原理课程设计9点和2点_机械/仪表_工程科技_专业资料。精密仪器设计基础课程设计 题 目 牛头刨床 班级 姓名 学号 指导教师 精心整理 前言 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面 的机械运动学和动力学分析与设计的训练,是本课程的一

  精密仪器设计基础课程设计 题 目 牛头刨床 班级 姓名 学号 指导教师 精心整理 前言 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面 的机械运动学和动力学分析与设计的训练,是本课程的一个重要实践环 节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实 际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于: (1)进一步加深学生所学的理论知识,培养学生独立解决有关本 课程实际问题的能力。 (2)使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概 念。 (3)使学生得到拟定运动方案的训练,并具有初步设计选型与组 合以及确定传动方案的能力。 (4)通过课程设计,进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计 算机和查阅技术资料的能力。 (5)培养学生综合运用所学知识,理论联系实际,独立思考与分析 问题能力和创新能力。 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构(连杆机构、飞轮机 构凸轮机构)进行设计和运动分析、动态静力分析,并根据给定机器的 工作要求,在此基础上设计凸轮;或对各机构进行运动分析。 精心整理 目录 第1章 概述 1.1、课程设计的任务―――――――――――――――1 1.2、课程设计的目的―――――――――――――――1 1.3、课程设计的方法―――――――――――――――1 第2章 牛头刨床简介及工作原理 2.1 机构简介―――――――――――――――――――2 2.2 牛头刨床机构工作原理―――――――――――――3 第 3 章 牛头刨床的运动分析 3.1 设计数据―――――――――――――――――――4 3.2 曲柄位置的确定――――――――――――――――5 3.3 机构的运动分析――――――――――――――――5 第 4 章 牛头刨床的静力分析 4.1 机构的静力分析――――――――――――――――10 第 5 章 凸轮机构的设计―――――――――――――――15 参考文献―――――――――――――――――――――20 精心整理 第1章 概 述 1.1 课程设计的任务 机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知识,特别是 机械原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查 研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训 练,是该课程的一个重要实践环节。其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力,用创新思 想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸,并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。培 养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析,学会按任务进行调研、实验、查阅 技术资料、设计计算、制图等基本技能。在此基础上初步掌握 计算机程序的编制,并能用计算机解决工程技术问题。学会运用团队精神,集体解决技术难点的 能力。 1.2 课程设计的目的 (1) 按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案,比较方案的优劣,最终确定所选最优设计 方案 (2) 确定杆件尺寸 (3) 绘制机构运动简图; (4) 对机械行运动分析,求出相关点或相关构件的参数,如点的位移、速度、加速度;构件的 角位移、角速度、角加速度。列表,并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线;速度与 原动转角曲线;加速度与原动件转角曲线) 根据给定机器的工作要求,在此基础上设计飞轮 (6) 根据方案对各机构进行运动设计,如对连杆机构按行程速比系数进行设计;对凸轮机构按 从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线;对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构,确定齿轮传动 类型,传动比并进行齿轮几何尺寸计算,绘制齿轮啮合图。按间歇运动要求设计间歇运动机等等 (7) 要求学生根据设计任务,绘制必要的图纸 精心整理 (8) 编制设计计算程序及相应曲线、图形;编写设计说明书 1.3 课程设计的方法 机械原理课程设计的方法,永乐国际app大致可分为图解法和解析法两种,图解法的几何概念气清晰、直观, 但需逐个位置分别分析设计计算精度较低;解析法精度高,且可对各个位置进行迅速分析计算, 但需要有效方便的计算软件。随着计算机呃普及,计算绘图软件增多,图解法除了用人工绘图分 析设计,还出现了利用计算机进行图解设计分析计算,他的精度也可随之提高,同时又保持了形 象,直观的优点,因此此法也不失是一种值得提倡的方法。 第二章 牛头刨床简介及工作原理 2.1 机构简介 牛头刨床是一种用于平面切 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 精心整理 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 精心整理 刀每次削完一次,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,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 精心整理 的,这就影响了主轴的匀速 运转,故需安装飞轮来减少 主轴的速度波动,以提高切 削质量和减少电动机容量。 精心整理 1-1 2.2 牛头刨床机构工作原理 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如上图所示。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 1-2-3-4-5-6 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。因 此,刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次,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。 第 三 章 牛头刨床的运动分析 3.1 设计数据 牛头刨床是一种用于 精心整理 平面切削加工的机床。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 精心整理 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。 精心整理 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。 精心整理 设 导杆机构的运动分析 计 内 容 符 n2 L L L O2O4 O2A o4B LBC Lo4s4 xS6 yS6 号 单r mm 位/ m i 精心整理 n 方 6 3 9 5 l 0.3 o4B l 0.5 o4B 案4 5 08 Ⅱ0 0 25 00 0 精心整理 3.2 曲柄位置的确定 曲柄位置图的作法为:取 1 和 8’为工作行程起点和终 点 所 对 应 的 曲 柄 位 置 ,1’和 精心整理 7 ’为 切 削 起 点 和 终 点 所 对 应 的曲柄位置,其余 2、3…12 等,是由位置 1 起,顺ω2方 向将曲柄圆作 12 等分的位 置 ( 如 下 图 )。 精心整理 精心整理 取第Ⅱ方案的第 2 位置和第 9 位置(如下图) 精心整理 精心整理 3.3 机构的运动分析 以 速 度 比 例 尺 和 加 ?=(0.01m/s)/mm 速 度 比 例 尺 用 相 对 ?a=(0.01m/s?)/mm 运动的图解法作该两个位置 的速度多边形和加速度多边 形如下图 1-4,1-5,并将 精心整理 其结果列入表格(1-1) 表格 1-1 位未 方程 置知 量 VA4 υA4=υA3+υA4A3 大小 ? √ ? 方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B 2 精心整理 和 9 VC 号 位 置 aA υC5=υB5+υC5B5 大小 ? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC a aA4 = n + aA4τ= a +a +a n K r A3 A4A3 A4A3 A4 大小: ω l2 4 O4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? (沿导路 方向:B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B∥O4B a a a a n c5= B5+ c5B5 + τ c5B5 大小 ? √ √ 方向 ∥XX √ C→B ? ⊥BC ac 精心整理 2号位置速 度图: Vc=0.416927 2525m/s 由图解得: Vc=0.41692725 25m/s 2 号位置加速度图 aC=4.1378615 08m/s2 精心整理 由图解的: aC=4.137861508 m/s2 9号 位 置 速 度 图 Vc=0.6305463m/s 精心整理 由图解得: Vc=0.6305463m/s 9号 位 置 加 速 度 图: 精心整理 图1-7 有图解得: ac=8.82411923m /s2 表格(1-2) 位要 图解 精心整理 置 求 法结 果 0.416 vc( m/s) 92725 2 25 4 . 1 3 7 a c ( m / s ? ) 86150 8 精心整理 0.630 vc( m/s) 9 5463 ac(m/s 8.824 ?) 11923 各点的速度,加速度分别列 入表1-3,1-4中 精心整理 表1-3 项ω 2 ω 4 VA VB Vc 目 位 置 2 6. 1. 0. 0. 0. 70 23 53 28 41 20 03 16 50 69 64 58 00 16 27 精心整理 32 1 27 22 25 9 6. 1. 0. 0. 0. 70 10 32 64 63 20 79 48 25 05 64 13 56 89 46 32 37 85 75 3 8 3 单 r/s r/s m/s 位 精心整理 表1-4 项a A3 a n A4 a t A4 a Bn a Bt aC 目 位 置 2 4. 0. 4. 0. 1. 6. 精心整理 04 04 38 01 85 75 25 98 04 69 51 84 89 86 83 43 80 37 97 21 73 59 56 26 92 1 9 4. 0. 4. 0. 1. 8. 04 35 53 11 25 82 25 99 28 14 03 41 89 13 08 61 56 19 97 24 72 19 46 23 精心整理 8 1 单 m/ s2 位 精心整理 第 4 章 牛头刨床的静力分析 4.1 机构的静力分析 取“2”点为研究对象,分离 5、6 构件进行运动静力分析, 作阻力体如图 1─6 所示,μl=4。 F45=AB·μN =923.6688×10N =9236.688N 图 1—6 已知 P=9000N,G6=800N,又 ac=ac5=4.37917m/s2, 那么我们可以计算 FI6=- G6/g×ac =-800/10×4.37 FR16=AD·? N =126.7313×10N =1267.313N 917=-350.3336N 又 精心整理 ΣF=P+G6+FI6+F45+ FRI6=0,作为多边行如 图 1-7 所示, ? N=10N/mm。 图 1-7 由图 1-7 力多边形可 得: F45=AB·? N=923. 6688×10N=9236 .688N FR16= AD·? N=126.731 3×10N=1267.31 FI4=-G4/g×as4 =-220/10× 3.5424N=-77. 9346N MS4=-JS4·αS4 =-1.2×12.21 48 N·m=-14.657 7N·m 精心整理 F24=14992.778 88N 3N 在图 1-6 中,对 c 点取 距,有 ΣMC=-P·yP-G6XS6 + FR16·x-FI6·yS6=0 代入数据得 x=0.6871m 分离 3,4 构件进行 运动静力分析,杆组力 体图如图 1-8 所示, F24=14992.7788 8N 图 1-8 ?L=4。 FO4=572.97818 精心整理 ×10N=5729.78 18N 已知: F54=-F45=9236.688N,G4=220N aS4=aA4· lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2=3.5424 m/s2 , 由此可得:FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×3.5424N=-77.9346N MS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148 N·m= -14.6577N·m 在图 1-8 中,对 O4 点取矩得: ΣMA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5× 0.9987×0.56109-F24×0.99946×0.34414=0 代入数据,得 F24 =14992.77888N 又 ΣF=F54+F24+FI4+G4+Fo4=0,作力的多边形如图 1-9, ? N=10N/mm 图 1-9 由图 1-9 可得: FO4=572.97818×10N=5729.7818N FO4=572.97818 ×10N=5729.78 18N 精心整理 图 1-10 由图 1-10 可知,? L=1,h2=3.0214mm,则,对 曲柄列平行方程有,ΣMO2=M-F42×h2=0 即 M=45.29918 N·M 第 5 章 凸轮机构的设计 设计内容 凸轮机构 设计 符号 ψmax lO9D [α] Ф ФS 数据 15 135 38 70 10 单位 ° mm ° ° ° 精心整理 Ф′ 70 ° r0 61 mm lO2O9 148 mm 凸轮轮廓曲线设计所依据 的基本原理是反转法原理。设 想给整个凸轮机构加上一个公 共角速度-w,使其绕轴心 O 转 动。这是凸轮于推杆之间的相 对运动并未改变,但此时凸轮 将静止不动,而推杆则一方面 随其机架 O 点以角速度-w 绕轴 心 O 转动,一方面又在绕机架 精心整理 O 点作匀加速摆动。这样,推 杆在这种复合运动中,其滚子 中心运动的轨迹即为凸轮的理 论轮廓线。以理论轮廓线上一 系列点为圆心,以滚子半径 r 为半径,作一系列的圆,在作 此圆族的包络线,即为凸轮的 工作廓线 为圆心,以 精心整理 r=148mm 为半径作转轴圆,在 转轴圆上 O2 左上方任取一点 O9。 2、以 O9 为圆心,以 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,再逆时针方向旋转画15? 的 圆弧,再把15?圆弧按 0、1、4、 9、4、1、0 分成 6 份;分别连 接09和圆弧上的这些点,则得到 摆杆的各个位置角度? ;再以逆 精心整理 时针方向旋转并在转轴圆上分 别画出推程、远休、回程,这 三个阶段。再以 11.6 段等分、11.6 分,并用 1-13 数字进行标记, 得到了转轴圆上的一系列的 点,这些点即为摆杆在反转过 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 精心整理 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。在外轮廓上取一系列的 点,以 rg=15mm 为滚子半径作 一系列的圆,再作此圆族的包 络线,即为凸轮的实际轮廓。 3、凸轮曲线上最小曲率半径的 确定: 用图解法确定凸轮理论廓线上 精心整理 的最小曲率半径 ?min :先用目测 法估计凸轮理论廓线上的 ?min的大致位置(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;在圆 A 两边分别以 B、C 为圆心,以同样的 于 E、F、H、M 四个点 半径 r 画圆,三个小圆分别 处,如图所示;过 E、F 两点作 直线,再过 H、M 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 ?min ? OA 精心整理 PS:此说明书是由本人在文库选出两个类似的文档选摘合并,并从其他类 似文档中提取图片加以修改而成,其中计算数据神马的应该都不准确,错 误的地方本人概不负责,望慎取之。。。 参考文献 1. 《机械原理课程设计手册》 第二版 ——周慧君 张青主编 2. 《机械原理课程设计》——高英武,杨文敏编著 3. 《机械设计课程设计图册》 第三版 ——哈尔滨工业大学 龚桂义,潘沛霖等主编 4. 《机械原理》 第七版 ——孙恒,陈作模 等主编 5. 《机械原理课程设计指导书》高等教育额出版社 罗洪田主编 6. 《精密机械设计基础》机械工业出版社 裘祖荣主编 精心整理