基于ProE的牛頭刨床主運動的設計和運動學分析（全套含三維圖紙）

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)論 文 姓 名： 學 號 ： 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械制造及自動化 論文題目： 基于 的牛頭刨床主運動的設計與運動學分析 （題目 1） 指導教師 ： 職 稱： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 論文真實性承諾及指導教師聲明 學生 論文 真實 性 承諾 本人鄭重聲明：所提交的 作品 是本人在 指導教師 的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果 ，內(nèi)容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為 。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究 做 出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學術不端行為， 本人 愿 承擔本聲明的法 律責任 和一切后果 。 畢業(yè) 生簽名 ： 日 期 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 本設計課題為 基于 的牛頭刨床主運動的設計與運動學分析，根據(jù)設計任務書的要求 以及設計參考數(shù)據(jù)的要求 ，來對牛頭刨床進行設計研究。先是 通過對平面四桿機構(gòu)的類型與演化及急回運動 理論 與實現(xiàn)的分析， 來 闡述平面四桿機構(gòu)的理論，從而來設計牛頭刨床。 然后 通過對牛頭刨床的結(jié)構(gòu)及主運動的工作原理進行分析，構(gòu)思三種或 三種以上刨削主體機構(gòu)的運動方案，通過分析 來 確定主運動的方案；然后根據(jù)給定的參考數(shù)據(jù)利用圖解法確定機構(gòu)的尺寸；再利用 進行主運動實體三維模型并進行構(gòu)件連接，創(chuàng)建主運動的運動學虛擬模型。 最后再利用 進行主運動的運動學分析， 分析 刨頭的位移、速度、加速度，據(jù)此改進方案。 從而使牛頭刨床的設計精度得到提高，近而提高效率。 關鍵詞： 平面 四桿機構(gòu)；急回運動；三維建模；運動仿真；運動學分析 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 to as as to on to of in s or on on on on to to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒 論 . 錯誤 !未定義書簽。 述 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) . 錯誤 !未定義書簽。 2 平面四桿機構(gòu)理論 . 錯誤 !未定義書簽。 型 . 錯誤 !未定義書簽。 桿機構(gòu)的基本形式 .面四桿機構(gòu)的演化 . 10 回運動理論 . 12 .急回四桿機構(gòu)綜合 .主運動方案的分析與確定 . 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) . 錯誤 !未定義書簽。 3 利用 e 構(gòu)件主運動實體三維模型 . 錯誤 !未定義書簽。 輪的建模 . 錯誤 !未定義書簽。 桿 建模 . 錯誤 !未定義書簽。 塊的建模 . 25 頭的建模 . 26 身的建模 . 27 頭刨床工作裝置裝配 . 28 章小節(jié) . 29 4 主運動 機構(gòu) 的運動學分析 . 錯誤 !未定義書簽。 動學分析的簡介 . 30 運動運動學分析 . 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) . 39 總結(jié) . 40 參考文獻 . 41 致謝 . 42 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 第一章 緒論 計要求 牛頭刨床是一種用于切削平面的加工機床，它是依靠刨刀的往復運動和支承并固定工件的工作臺的單向間 歇移動來實現(xiàn)對平面的切削加工。刨刀向左運動時切削工件，向右運動時 為空回。 圖 1 牛頭刨床主運動機構(gòu) 設計要求與設計參考數(shù)據(jù) 1刨刀所切削的工件長度為 L，并要求刀具在切削 2為保證加工質(zhì)量，要求刨刀在工作行程時速度比較均勻，許用速度不均勻系數(shù) =10%； 3為了提高生產(chǎn)效率，要求刨刀的往復切削運動具有急回特性，其行程速 比系數(shù) 4導桿的最大壓力角為最小值。 設計參考數(shù)據(jù) 方案號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 導桿機曲柄轉(zhuǎn)速n(r/48 52 50 48 55 60 65 60 58 60 機架 380 360 370 400 410 380 370 400 400 380 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 構(gòu)運動分析 工件長度 L (310 330 380 250 310 310 320 450 370 360 行程速比系數(shù) K 、設計任務 1論述牛頭刨床的結(jié)構(gòu)，主運動工作原理； 2闡述平面四桿機構(gòu)理論（平面四桿機構(gòu)的類型與演化，急回運動理論與實現(xiàn)）； 3構(gòu)思三種以上刨削主體機構(gòu)運動方案，并進行分析評價，確定主運動方案； 4根據(jù)給定的參考數(shù)據(jù)利用圖解法確定機構(gòu)的尺寸； 5利用 構(gòu)件主運動實體三維模型，并進行構(gòu)件連接，創(chuàng)建主運動的運動學虛擬模型； 6利用 進行主運動的運動學分析，分析刨頭的位移，速度，加速度，據(jù)此改進設計方案； 7撰寫畢業(yè)設計說明書。 頭刨床 結(jié)構(gòu) 簡介 牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。 為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件 刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位 圖 1買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 置作水平往復直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架 作不同進給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應不同高度的工件加工。 第 2 章 闡述平面四桿機構(gòu)原理 面四桿機構(gòu)的基本性質(zhì) 柄存在的條件： 1、 連架桿或機架中必須有一個最短桿 2、 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和（桿長條件） 三種基本類型的判別方法： 滿足桿長條件時： a 取連架桿為最短桿，可得到曲柄搖桿機構(gòu) b 取機架為最短桿，可得到雙曲柄機構(gòu) c 取 連桿為最短桿，可得到雙搖桿機構(gòu) 不滿足桿長條件：無論取何桿為最短桿，只能得到雙搖桿機構(gòu) 點位置 ： 1、定義：連桿與從動件共線的位置叫 做 四點位置 2、利弊： 弊：容易時機構(gòu)卡死，破害機器從而使機器不能夠正常運作。對于傳動機構(gòu)有以下三種方法可以克服死點位置。第一，利用慣性（在從動件上安裝飛輪度過死點）第二，增設輔助機構(gòu)如下圖 2示。第三，采取多組機構(gòu)錯列。 利：可以利用死點位置來制作夾緊裝置來夾緊工件或其它物體。 圖 3助機構(gòu)（ 輔助構(gòu)件） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 面連桿機構(gòu)的特點 動副 、 移動副）連接而成，各構(gòu)件在相互平行的平面內(nèi)運動，又稱為平面低副機構(gòu)。 低副不易磨損而又易于加工，以及能由本身幾何形狀保持接觸等特點，因此廣泛應用于各種機械及儀表中。平面連桿機構(gòu)的不足之處主要有兩點，其一是連桿機構(gòu)中作變速運動的構(gòu)件慣性力及慣性力矩難以完全平衡，其二是連桿機構(gòu)較難準確實現(xiàn)任意預期的運動規(guī)律，設計方法較復雜。 是構(gòu)成和研究平面 多桿機構(gòu)的基礎 236。 桿機構(gòu)的組成 平面四桿機構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副和移動副相互連接而組成的在同一平面或相互平行平面內(nèi)運動的機構(gòu)。四桿機構(gòu)是由轉(zhuǎn)動副連接起來的、其中一個桿為機架的平面四桿機構(gòu)。如下圖 3示，被固定的桿成為機架，不直接與機架相連的桿成為連桿，與機架相連的桿 1 和桿 3 稱為連架桿。凡能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿曲柄 ,只能作往復擺動的連架桿稱為搖桿。 圖 3面四桿機構(gòu) 面四桿機構(gòu)的類型 圖 3圖 3示，所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)，它是平面四桿機構(gòu)的基本型式。其它型式的四桿機構(gòu)都可以看成是在它的基礎上通過演變而成的。在此機構(gòu)中，構(gòu)件 4稱為機架，與機架以運動副相聯(lián)的構(gòu)件 1和 3稱為連架桿。在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn) 360者稱為曲柄，僅能繞其軸線往復擺動的，稱為搖桿。不與機架相聯(lián)的構(gòu)件 2做平面復雜運動，稱為連桿 。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 按照兩連架桿運動形式的不同，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本型式。 柄搖桿機構(gòu) 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿中有一個為曲柄，另一個為搖桿，則稱為曲柄搖桿機構(gòu)。 如 下 圖 3示，當主動曲柄 轉(zhuǎn)時，搖桿 往復擺動。 圖 3柄搖桿機構(gòu) 主要應用在剪板機、牛頭刨床橫向近給機構(gòu)、攪拌機、破碎機以及縫紉機的 踏板機構(gòu)等機構(gòu)中 。 曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。 如 下 圖 3示，當主動曲柄轉(zhuǎn)一周時， 樣也時回轉(zhuǎn)一周。 圖 3曲柄機構(gòu) 主要應用在機車輪聯(lián)動裝置以及車門啟閉機構(gòu)。 在雙曲柄機構(gòu)中，若兩組對邊的構(gòu)件長度相等，則可得平行四邊形機構(gòu)和反平行四邊形機構(gòu)。 平行四邊形機構(gòu)特點是：兩曲柄的回轉(zhuǎn)方向相同，且角速度時時相等，連桿做平動。 反平行四邊形機構(gòu)中的兩曲柄回轉(zhuǎn)方向相反，且角速度不等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 雙搖桿機構(gòu) 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則稱為雙搖桿機構(gòu)。 如 下 圖 3示，當搖桿 一定范圍內(nèi)搖擺時，此時搖桿 只能在一定范圍內(nèi)搖擺。 圖 3 搖桿機構(gòu) 主要用于自卸翻斗裝置、港口起重機、飛機起落架等機構(gòu)中 面四桿機構(gòu)的演化 除了上述鉸鏈四桿機構(gòu)外，工程實際中還廣泛應用著其它類型的四桿機構(gòu)，這些四桿機構(gòu)都可以看作是由鉸鏈四桿機構(gòu)通過不同的方法演化而來的，掌握這些演化方法，有利于對片面連桿機構(gòu)進行創(chuàng)新設計。 四桿機構(gòu)的演化，不僅是為了滿足運動方面的要求，還往往是為了改善受力狀況以及滿足結(jié)構(gòu)設計上的需要等。各種演化機構(gòu)的外形雖然各不相同，但它們的性質(zhì)以及分析和設計方法卻常常是相同的或類似的，這就為連桿機構(gòu)的研究提供了方便。其四桿機構(gòu)的演化 方法如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 （ 1） 改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸 由此可知，移動副可認為是轉(zhuǎn)動中心在無窮遠處的轉(zhuǎn)動副演化而來 。 （ 2）改變運動副的尺寸 (3) 選用不同的構(gòu)件為機架 運動鏈中不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的演化方法稱為機構(gòu)的倒置。 偏心輪機構(gòu) 偏心曲柄滑塊機構(gòu) 對心曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄搖桿機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu) 雙滑塊機構(gòu) 正弦機構(gòu) s s=l 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 （ 4）運動副元素的轉(zhuǎn)換對于移動副元素的包容關系進行逆換，也 可演化成為不同的機構(gòu)。 導桿機構(gòu) 搖塊機構(gòu) 由上述可見，四桿機構(gòu)的型式雖然多種多樣，但根據(jù)演化的概念為我們歸類研究這些四桿機構(gòu)提供方便，反之，我們也可根據(jù)演化的概念，設計出型式各異的四桿機構(gòu)。 回運動理論與實現(xiàn) 位夾角的定義 在如圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，設曲柄為原動件，并以等角 速度順時針轉(zhuǎn)動。曲柄回轉(zhuǎn)一周，搖桿 復擺動一次。曲柄 回轉(zhuǎn)一周的過程中，有兩次 與連桿 線，使從動件 應地處于兩個極限位置1時原動件曲柄 應的兩個位置之間所夾的銳角 稱為極位夾角 4 3 2 1 搖塊機構(gòu) 3 1 4 A 2 B C 導桿機構(gòu) 3 1 4 A 2 B C 3 1 4 A 2 B C 曲柄滑塊機構(gòu) 3 2 1 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 急回運動的理論 當曲柄 置轉(zhuǎn)過1桿 1其所需時間 為1T，則點 C 的平均速度即位 1 1 2 1/V C C T，當曲柄由2桿自2其間所需時間為2T，則點 2 1 2 2/V C C T，由于 121 8 0 1 8 0 ，可知12則21由此可知，當曲柄等速回轉(zhuǎn)時，搖桿來回擺動的平均速度不同。由1般 做 工作行 程，由2返回行程。搖桿回程速度較大的這種特性稱為機構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù) K 來表示這種特性： 21從 動 件 空 回 行 程 平 均 速 度從 動 件 工 作 行 程 平 均 速 度2 1 11 2 2180180V T T O 圖 3柄搖桿機構(gòu)的急回特性 回運動的 實現(xiàn) 1. 由上面分析可知，連桿機構(gòu)由無急回作用取決與極位夾角。不論曲柄搖桿機構(gòu)或者是其它類型的連桿機構(gòu)，只要機構(gòu)在運動過程中具有極位夾角 ，則該機構(gòu)就具有急回作用。極位夾角愈大，行程速度變化系數(shù) K 也就愈大，機構(gòu)急買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 回作用就愈明顯，反之亦然。若極位夾角 0 ，則 K ，機構(gòu)沒有急回特性 457。 2. 在設計機器時，利用這個特性，可以使機器在工作行程速度小些，以減小功率消耗；而空回行程時速度大些，以縮短回程時間，提高機器的工作效率。通常根據(jù)工作要求預先選定行程速度變化系數(shù) K ，再由下式確定機構(gòu)的極位夾角 ： 1 8 011. 行程速比系數(shù) k 為了表明機構(gòu)急回運動的急回程度，可用搖桿擺回平均速度與擺出平均速度的比值來衡量，該比值稱為反正行程速比系數(shù)（簡稱行程 速比系數(shù)或行程速度變化系數(shù)），用 K 來衡量，即 11 8 01 8 0212112 機構(gòu)存在極位夾角時，機構(gòu)便具有急回運動特性。角愈大，構(gòu)的急回運動性質(zhì)也愈顯著。 以縮短非生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)率。 第 3 章 牛頭刨床主運動機構(gòu)尺寸的設計 頭刨床主運動的尺寸設計 計要求與參考數(shù)據(jù) 1、刨刀所切削的工件長度為 L，并要求刀具在切削工件前后各有一段約 空行程； 2、為保證加工質(zhì)量，要求刨刀在工作形成時速度比較均 勻，許用速度不均勻系數(shù) L =10%； 3、為了提高生產(chǎn)效率，要求刨刀的往復切削運動具有急回特性，其行 程速比系數(shù) K 控制為 4、導桿的最大壓力角為最小值。 5、設計參考數(shù)據(jù)： 曲柄轉(zhuǎn)速 n=48，機架 L=380,工件長度 L=310, 行程速比系數(shù) k=文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 計所確定的機構(gòu)并按比例繪制出機構(gòu)的運動簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 3削主體機構(gòu)（六桿導桿機構(gòu)）設計圖 1、根據(jù)運動 設計要求 (k =可得該機構(gòu)的極位夾角為： 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，行程速比系數(shù) K= 則原動件桿 4 的極位夾角 導桿的運動特性可知，導桿的角行程 ，由此可得到導桿的兩個極限位置1 102s 3、根據(jù)運動要求，設刨刀的行程為 H，則可得到其行程 H 為： H=310+2 31O=341 導桿 4 O 412s 連桿 5 由此可確定鉸鏈 D 的相應位置1） 4、為使機構(gòu)在 運動過程中具有良好的傳力特性，特要求設計時使得機的 最大壓力 角具有最小值，因此經(jīng)分析得出：只有將構(gòu)件12紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 取在圖示的位置（即1才能保證機構(gòu)運動過程的最大壓力角具最小值。 5、根據(jù)以上要求，選定機構(gòu)的許用壓力角 30 ，則構(gòu)件 長度為：3 6、合理選擇固定鉸鏈 A 的位置 (80 )， 則即可確定曲柄 長度為： 102s 7、綜上所述，在滿足設計要求的前提下，主運動的相關機構(gòu)尺寸為： 41 B 110 D E 牛頭刨床主運動的設計方案 執(zhí)行機構(gòu)的設計參考方案 實際應用中，為了提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，常常要求機械的工作行程能夠勻速慢進、空回行程能夠快速退回，這就需要應用極回機構(gòu)。通過以上的結(jié)構(gòu)要求分析可得到如下結(jié)論：刨削主體機構(gòu)系統(tǒng)的特點是，由曲柄的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成具有急回特性的往復直線運動，且要求執(zhí)行件行程較大，速度變換平穩(wěn)；在受力方面，由于執(zhí)行件（刨刀）受到較大的切削力，故要求機構(gòu)具有較好的傳動特性。根據(jù)對牛頭刨床主體刨削運動特性的要求，可以列出以下幾個運動方案。 方案（ a） ，如圖 3示 ， 采用偏置曲柄滑塊機構(gòu)。結(jié)構(gòu)最為簡單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點。一是由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構(gòu)所需活動空間較大；二是機構(gòu)隨著行程速比系數(shù) K 的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 圖 3置曲柄滑塊機構(gòu) 方案（ b） ，如圖 3示， 由曲柄搖桿機構(gòu)與搖桿滑塊機構(gòu)串聯(lián)而成。該方案在傳力特性和執(zhí)行件的速度變化方面比方案（ a）有所改進，但在曲柄搖桿機構(gòu) ，隨著行程速比系數(shù) K 的增大，機構(gòu)的最大壓力角仍然較大，而且整 個機構(gòu)系統(tǒng)所占空間比方案（ a）更大。 圖 3柄搖桿機構(gòu)與搖桿滑塊機構(gòu) 方案（ c） ，如圖 3示， 由擺動導桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串聯(lián)而成。該 方案克服了方案（ b）的缺點，傳力特性好，機構(gòu)系統(tǒng)所占空間小，執(zhí)行件的速 度在工作行程中變化也較緩慢。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 圖 3動導桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu) 方案（ d） ，如圖 3示， 由擺動導桿機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu)組成。由于導桿作往復變速擺動，在空回形成中導桿角速度變化劇烈，雖然回程中載荷不大，但齒輪機構(gòu)會受到較大的慣性沖 擊，而且在工作行程開始也會突然受到較大切削力的沖擊，由此容易引起輪齒的疲勞折斷，而且還會引起噪音和振動。此外，扇形齒輪和齒條的加工也較為復雜，成本較高。 圖 3動導桿機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu) 方案（ e） ，如圖 3示， 由凸輪機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)所組成。由于凸輪與搖桿滾子也為高副接觸，在工作行程開始也會突然受到較大切削力沖擊，由此引起附加動載荷，致使凸輪接觸表面的磨損和變形加劇。當然，此方案的優(yōu)點是：容易通過凸輪輪廓設計來保證執(zhí)行件滑塊在工作行程中作勻速運動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 3輪機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu) 對所構(gòu) 思出的機構(gòu)方案進行論證及評價 ,從全面衡量得失來看，方案 (c)作為刨削主體機構(gòu)系統(tǒng)較為合理。其 速度變換比較平穩(wěn) ,具有較好的傳動特性。 所以該機構(gòu)的主運動方案就確定為方案 (c)即圖 3六桿機構(gòu)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 第 4 章 主運動機構(gòu)實體三維建模 維建模 曲柄 的建模（轉(zhuǎn)化為齒輪結(jié)構(gòu) ） 齒輪是廣泛應用于各種機械傳動的一種常用零件，用來傳遞動力、改變轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。常見的齒輪有圓柱齒輪、圓錐齒輪等。我所設計的齒輪是直齒圓柱齒輪。齒輪參數(shù)化建模就是采 用參數(shù)化設計建立圖形程序庫，通過改尺寸使模型可自動計算應有的外形，減少了尺寸一一修改的繁瑣過程，并減少了錯誤發(fā)生 8。 1、 新建零件文件，把曲柄 化為齒輪結(jié)構(gòu)，并且此齒輪的分度圓一定要大于曲柄 長度。這樣就能夠比較形象的描述出桿與桿之間的運動情況。 設置從動輪參數(shù)（包括模數(shù)、齒數(shù)、齒形角、齒頂系數(shù)、齒寬等）， 10m 40z 100b 34.1k 2、 具體如下圖 4齒輪 參數(shù)化設定）所示： 圖 4輪參數(shù)化設定 然后按照繪制齒輪的步驟生成齒輪（具體步驟省略），實體模型如下圖 4示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 圖 4齒輪 3、 設置主動輪參數(shù)（包括模數(shù)、齒數(shù)、齒形角、齒頂系數(shù)、齒寬等）， 10m 30z 100b 3003010 由此可知，兩齒輪的中心距為 3502 30401022 2121 比為具體尺寸及實體如下圖 4數(shù)化設定） 和 4齒輪所示：圖4數(shù)化設定 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 圖 4齒輪 塊的建模 由于滑塊既要做旋轉(zhuǎn)運動，又要沿導桿做上下運動，所以其內(nèi)孔的尺寸要與從動輪上的銷釘配合，而外形尺寸又要與導桿 內(nèi)槽相匹配。根據(jù)其尺寸要求設計建模如下圖 4示： 圖 4塊 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 桿 模 根據(jù)設計及計算結(jié)果得出 的長度為 611 .，其內(nèi)部的導槽要與滑塊相配合。為了避免干涉，導槽的兩端 要 做的大一些。具體尺寸及實物圖形如下圖 4示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 圖 4桿 建模 從 任務書的設計要求與設計參考數(shù)據(jù) 得知 ，導桿的最大壓力角為最小值。從而計算和查表得到桿 長度為 E 815 . ，具體尺寸及實物模型見下圖4示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 圖 4 牛頭刨床床身的建模 根據(jù)兩個傳動齒輪的中心距，來定位兩個齒輪的傳動軸之間的距離，即兩齒輪的中心距為 5021 。在根據(jù)任務書中的要求，機架 00為固定尺寸，從而來確定各個定位孔的距離。機架外形則根據(jù)普通牛頭刨床的床身來進行設計。其結(jié)構(gòu)尺寸以及實體模型如下圖 4示： 圖 4頭刨床床身 頭刨床刨頭的建模 在建摸時需要注意的就是鉸鏈 C 點到 E 點的運動軌跡的距離，經(jīng)過計算可以得出此距離 576m m，圖 4示尺寸 44 為定位外形則根據(jù) 牛頭刨床的刨頭來進行設計。具體實體模型以及外形尺寸如下圖 4示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 24 圖 4頭刨床刨頭 具以及工件的建模 工件的長度 ， 所以夾具的設計要滿足加工要求，而且要保證工作過程中的穩(wěn)定，據(jù)此設計。其外形以及建模實體如下圖 4圖 4示：圖 4具 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 25 圖 4件 頭刨床主運動機構(gòu)的裝配 頭刨床床身的裝配 首先從指定文件夾調(diào)出床身，使其為缺省狀態(tài)。這樣以床身為基準。具體如下圖 4 圖 4頭刨床床身裝配 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 26 齒輪間的連接 首先就是要把兩軸給裝配起來，軸的裝配比較簡單，只是采用軸對齊和面匹配兩中約束就可以完成連接了。然后就是兩齒輪的連接了，其連接稱為齒輪副的連接。把齒輪從指定的文件夾中調(diào)出來，采用的方法與軸有點區(qū)別，它是采用銷釘連接的，然后平移兩曲面使之匹配即可。小齒輪的連接方法同大齒輪。然后開始創(chuàng)建齒輪副。單擊應用程序中的機構(gòu)指令，然后單擊齒輪副圖標，如圖 4 圖 4輪副的創(chuàng)建 然后分別點擊兩運動軸，并且分別輸入其分度圓直徑，應用兩節(jié)圓直徑之比。最后單擊確定按扭。則齒輪副 已經(jīng)定義完成。其實物圖形，如下圖 4示 圖 4輪副的實體模型 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 27 滑塊以及滑塊齒輪間的連接 的連接需要用銷釘和平面平移兩個指令即可，最主要還是滑塊的裝配。在裝配滑塊之前，首先要在滑塊上和 上分別創(chuàng)建出其軸線，這樣才可以應用銷釘和圓柱兩個指令進行連接。具體如下圖 4 圖 4 滑塊的連接圖 下面就開始裝 、滑塊以及齒輪，具體模型如圖 4 圖 4D 桿 、 滑塊以及齒輪 的連接圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 28 頭刨床刨頭與桿 的 連接 需要注意的就是當桿 要新建約束來連接刨頭和桿 然同樣使用銷釘和面對齊這兩個指令。其連接模型 如下圖 4 圖 4頭和 桿 接圖 具與工件的連接 夾具和工件見的連接，也可以叫做裝配，因為夾具和工件是固定在機架上的，并且是要求具有很好的穩(wěn)定性。 其實物連接圖， 如圖 4圖 4具與工件的連接圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 29 擬模型圖 經(jīng)過零件與零件間的裝配及連接，最終連接成品圖 牛頭刨床主運動三維建模圖 910，如下圖 4 示 圖 4頭刨床模型圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 30 第 5 章 主運動 機構(gòu) 的運動學分析 動學分析的簡介 機構(gòu)是由構(gòu)建組合而成的，而每個構(gòu)件都以一定的方式至少與另一個構(gòu)件相連接。這種連接，既使兩個構(gòu)件直接接觸，又使兩個構(gòu)件能產(chǎn)生一定的相對運動。 進行機構(gòu)運動仿真的前提就是要創(chuàng)建機構(gòu)。創(chuàng)建機構(gòu)與零件裝配都是將單個零部件組裝成一個完整的機構(gòu)模型。因此兩者有很多相似之處。、 機構(gòu)運動仿真與零件裝配，兩者都在組建模式下進行。創(chuàng)建機構(gòu)是利用操控板中的 “預定義連接集 ”列表選擇預定義的連接集，而零件裝配是利用操控板中的“用戶定義飛連接集 ”來安裝各個零部件。由零件裝配得到的裝配體 ，其內(nèi)部的零部件之間沒有相對運動，而由連接得到的機構(gòu)，其內(nèi)部的構(gòu)件之間家可以產(chǎn)生一定的相對運動。 以下就簡單介紹一下機構(gòu)運動仿真的基本術語： 戶坐標系 局坐標系。組件的全局坐標系，它包括用于組件及該組件內(nèi)所有主體的全局坐標系。 放置約束：組建中放置元件并限制該元件在組件中運動的圖元。 環(huán)連接：添加后使連接主體鏈中形成環(huán)的連接。 自由度：確定一個系統(tǒng)的運動（或狀態(tài)）所必須的獨立參變量。連接的作用是約束主體之間的相對運動，減少系統(tǒng)可能的總自由度。 主體：機構(gòu)模型的基本元件。主體是受嚴格控制 的一組零件，在組內(nèi)沒有自由度。 基礎：不運動的主體，即大地或者機架。其他主體相對于基礎運動。在仿真 時，可以定義多個基礎。 預定義的連接集：預定義的連接集可以定義實用哪些放置約束在模型中放置元件、限制主體之間的相對運動、減少系統(tǒng)可能的總自由度及定義元件在機構(gòu)中可能具有的運動類型。 拖動：在圖形窗口上，用鼠標拾取并移動機構(gòu)。 回放：記錄并重放分析運動的操作技能。 伺服電動機：定義一個主體相對于另一個主體運動的方式。 執(zhí)行電動機：作用于旋轉(zhuǎn)或平移運動軸上而引起運動的力。 在機械設計運動研究中，用戶可以通過對機構(gòu) 添加運動，使其隨伺服電動機一起移動，并且在不考慮作用于系統(tǒng)上的力的情況下分析其運動。使用運動分析可以觀察機構(gòu)的運動，并測量主體位置、速度和加速度的改變。然后用圖標表達這些測量，或者創(chuàng)建軌跡曲線和運動包絡。 根據(jù)以上分析，機械運動仿真總體上可以分為六個部分：創(chuàng)建圖元、檢測模型、添加建模圖元、準備分析、分析模型和獲取結(jié)果 9。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 31 頭刨床主運動分析 首先定義伺服電動機，確定運動軸及運動方向，其次是定義輪廓中的速度，此速度為小齒輪也就是主動輪的轉(zhuǎn)速（單位為 /s ），此速度是根據(jù)從動輪的轉(zhuǎn)速來確定的： 在 任務書 我們可以 得到從動輪的轉(zhuǎn)速為 48 / 從而可算出 384m ， 從而可算出小齒輪的傳動周期為 84360 示 圖 5機轉(zhuǎn)速 然后在類型中選定運動學，在分析定義中輸入周期 了測量精確，把幀數(shù)改為 100，則最小間隔為 后點擊運行即可 運行，接著就是測出位移、速度、加速度曲線，只需要點擊測量結(jié)果即可繪出曲線。 具體步驟如下圖 5示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 32 圖 5析定義 移曲線 根據(jù)圖 5進行檢驗其行程。 首先由圖形能夠 得到 在一個周期內(nèi) ：位移曲線的最 高點 的數(shù)值為 231 最 低 點的數(shù)值為 982 ，計算得到其總位移為 7 54 2 36 9 8 ，此數(shù)與任務書給定的設計數(shù)值 H=250+2 250=275 相吻合，所以其位移無需 改動，故位移的設計為最優(yōu) 化設 計 圖 5移曲線 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 33 度曲線 根據(jù)圖 5進行檢驗其形成速比系數(shù) k ， 由圖形能夠 得到 在一個周期內(nèi) ：速度曲線的進程時間為 程，一個周期的時間為1 0，所以回程的時間為 3 回程 ， 回程進程進程回程進程回程 此數(shù)值與任務書給定的設計數(shù)值 k=吻合，從圖 4示的曲線，可得到速度的變化范圍為最高速度 m 8/ ， 最低速度 m ，其變化范圍與查資料比較，牛頭刨床的速度的變化范圍為 3 2 / m i n 1 1 2 / m i ，在它的變化范圍內(nèi)。 所以其速度無需改動，故位移的設計為最優(yōu)化設計。 圖 5度曲線 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 34 速度曲線 根據(jù)圖 5一個周期內(nèi)。其最大加速度為： 6011 2 , 6 0 1 06 0 1 1 226 。此數(shù)值與查書相比較，在變化范圍內(nèi)，并且符合設計要求，故加速度的設計為最優(yōu)化設計 11。 圖 5速度曲線 圖 5度、加速度綜合曲線圖，綜上所述，在滿足設計要求和使用要求的前提下，主運動相關機構(gòu)的最終尺寸為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 35 圖 6 位移、速度、加速度綜合曲線圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 36 總 結(jié) 而對牛頭刨床進行主運動設計與運動學分析主要有以下幾個步驟； （ 1） 闡述牛頭刨床的結(jié)構(gòu)與主運動工作原理 （ 2） 闡述平面四桿機構(gòu)原理 （ 3） 牛頭刨床主運動機構(gòu)尺寸的設計 （ 4） 主運動機構(gòu)實體三維模型 （ 5） 主運動機構(gòu)的運動學分析 而其中必需要注意幾個細節(jié)部分：要了解主運動工作原理，要熟悉急回運動的理論知識，能正確的計算出牛頭刨床主運動的尺寸，能正確的對牛頭刨床進行裝配，對主運動機構(gòu)的運動進行正確的分析。 在這次設計中，重點和難點就是齒輪的參數(shù)化設計以