牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計9點和2點

1、精密儀器設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計題 目 牛頭刨床班 級姓 名學(xué) 號 指導(dǎo)教師 前言機(jī)械原理課程設(shè)計是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計的訓(xùn)練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計以及應(yīng)用計算機(jī)對工程實際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計能力的一門課程。其基本目的在于：（）進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力。（）使學(xué)生對于機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)的分析設(shè)計有一較完整的概念。（）使學(xué)生得到擬定運動方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計選型與組合以及確定傳動方案的能力。（）通過課程設(shè)計，進(jìn)一步提高學(xué)生運算、繪圖、表達(dá)、運用計算機(jī)和查閱技術(shù)

2、資料的能力。（5）培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題能力和創(chuàng)新能力。機(jī)械原理課程設(shè)計的任務(wù)是對機(jī)械的主體機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、飛輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計和運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計凸輪；或?qū)Ω鳈C(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析。目錄第1章 概述1.1、課程設(shè)計的任務(wù)11.2、課程設(shè)計的目的11.3、課程設(shè)計的方法1第2章 牛頭刨床簡介及工作原理2.1機(jī)構(gòu)簡介22.2 牛頭刨床機(jī)構(gòu)工作原理3第3章 牛頭刨床的運動分析 3.1 設(shè)計數(shù)據(jù)43.2 曲柄位置的確定53.3 機(jī)構(gòu)的運動分析5第4章 牛頭刨床的靜力分析4.1 機(jī)構(gòu)的靜力分析10第5章 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計1

3、5參考文獻(xiàn)20第1章 概 述1.1 課程設(shè)計的任務(wù)機(jī)械原理課程是高等學(xué)校機(jī)械類近機(jī)類專業(yè)本、?？茖W(xué)生較全面地運用已學(xué)過的知識，特別是機(jī)械原理部分已學(xué)過的知識的知識第一次較全面地對一項工程實際的應(yīng)用問題從任務(wù)分析、調(diào)查研究、方案比較、方案確定、繪制出機(jī)構(gòu)運動簡圖、進(jìn)行機(jī)械運動和動力學(xué)分析與設(shè)計的基本訓(xùn)練，是該課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其目的在于運用已學(xué)過的知識培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，用創(chuàng)新思想確定出解決工程實際問題的方案及其有關(guān)尺寸，并學(xué)會將方案繪制出機(jī)構(gòu)運動簡圖的能力。培養(yǎng)學(xué)生對確定的機(jī)構(gòu)運動簡圖進(jìn)行機(jī)構(gòu)運動分析及動力分析，學(xué)會按任務(wù)進(jìn)行調(diào)研、實驗、查閱技術(shù)資料、設(shè)計計算、制圖等基本技能。在此基礎(chǔ)上初

4、步掌握計算機(jī)程序的編制，并能用計算機(jī)解決工程技術(shù)問題。學(xué)會運用團(tuán)隊精神，集體解決技術(shù)難點的能力。1.2 課程設(shè)計的目的（1） 按設(shè)計任務(wù)書要求調(diào)研、比較設(shè)計的可能方案，比較方案的優(yōu)劣，最終確定所選最優(yōu)設(shè)計方案（2） 確定桿件尺寸（3） 繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖；（4） 對機(jī)械行運動分析，求出相關(guān)點或相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)，如點的位移、速度、加速度；構(gòu)件的角位移、角速度、角加速度。列表，并繪制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運動線圖如位移與原動件角曲線；速度與原動轉(zhuǎn)角曲線；加速度與原動件轉(zhuǎn)角曲線（5） 根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計飛輪（6） 根據(jù)方案對各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動設(shè)計，如對連桿機(jī)構(gòu)按行程速比系數(shù)進(jìn)行設(shè)計；對凸輪機(jī)構(gòu)按從動

5、件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓曲線；對齒輪機(jī)構(gòu)按傳動比要求設(shè)計齒輪減速機(jī)構(gòu)，確定齒輪傳動類型，傳動比并進(jìn)行齒輪幾何尺寸計算，繪制齒輪嚙合圖。按間歇運動要求設(shè)計間歇運動機(jī)等等（7） 要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計任務(wù)，繪制必要的圖紙（8） 編制設(shè)計計算程序及相應(yīng)曲線、圖形；編寫設(shè)計說明書1.3 課程設(shè)計的方法機(jī)械原理課程設(shè)計的方法，大致可分為圖解法和解析法兩種，圖解法的幾何概念氣清晰、直觀，但需逐個位置分別分析設(shè)計計算精度較低；解析法精度高，且可對各個位置進(jìn)行迅速分析計算，但需要有效方便的計算軟件。隨著計算機(jī)呃普及，計算繪圖軟件增多，圖解法除了用人工繪圖分析設(shè)計，還出現(xiàn)了利用計算機(jī)進(jìn)行圖解設(shè)計分析計算，他的精度也可隨

6、之提高，同時又保持了形象，直觀的優(yōu)點，因此此法也不失是一種值得提倡的方法。第二章 牛頭刨床簡介及工作原理2.1 機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時,由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每次削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺連同工件作一次進(jìn)

7、給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減少主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機(jī)容量。圖1-12.2牛頭刨床機(jī)構(gòu)工作原理 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如上圖所示。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高

8、生產(chǎn)效率。因此，刨床采用具有急回特性的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。第三章牛頭刨床的運動分析3.1設(shè)計數(shù)據(jù)牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時要求速度較低且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導(dǎo)桿機(jī)

9、構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪機(jī)構(gòu)帶動螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來減小株洲的速度波動，以減少切削質(zhì)量和電動機(jī)容量。設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析符號n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6單位r/minmm方案64350905800.3lo4B0.5 lo4B200503.2曲柄位置的確定曲柄位置圖的作法為：取1和8為工作行程起點和終點所對應(yīng)的曲柄位

10、置，1和7為切削起點和終點所對應(yīng)的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）。取第方案的第2位置和第9位置（如下圖）3.3機(jī)構(gòu)的運動分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/mm用相對運動的圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4，1-5，并將其結(jié)果列入表格（1-1） 表格 1-1位置未知量方程 2和9號位置 VA4 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4BVC C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BCaA aA4 = + aA

11、4= aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小: 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向：BA O4B AO2 O4BO4B（沿導(dǎo)路） acac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BCVc=0.4169272525m/saC=4.137861508m/s22號位置速度圖：由圖解得：Vc=0.4169272525m/s2號位置加速度圖由圖解的：aC=4.137861508m/s2Vc=0.6305463m/sac=8.82411923m/s29號位置速度圖由圖解得：Vc=0.6305463m/s9號位置加速度圖： 圖1-7有圖解得：ac=8.8241192

12、3m/s2表格（1-2）位置要求圖解法結(jié)果2vc（m/s）0.4169272525ac(m/s²)4.1378615089vc（m/s）0.6305463ac(m/s²)8.82411923各點的速度，加速度分別列入表1-3，1-4中表1-3項目位置24VAVBVc26.702064321.23035810.531600270.285016220.4169272596.7020643281.107913370.324856850.6425897530.6305463單位r/sr/sm/s表1-4項目位置24.042589970.04988621924.380483730.0

13、169435911.855180566.7584372694.042589970.3599132484.532808720.1114611911.250356468.82411923單位F45=AB·N=923.6688×10N=9236.688NFR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313NX=0.6871m第4章 牛頭刨床的靜力分析4.1 機(jī)構(gòu)的靜力分析取“2”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運動靜力分析，作阻力體如圖16所示，=4。 圖16已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.37917m/s2,那么

14、我們可以計算FI6=- G6/g×ac =-800/10×4.37917=-350.3336N 又F=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作為多邊行如圖1-7所示，µN=10N/mm。FI4=-G4/g×as4=-220/10×3.5424N=-77.9346NMS4=-JS4·S4=-1.2×12.2148 N·m=-14.6577N·mF24=14992.77888N圖1-7由圖1-7力多邊形可得： F45=AB·µN=923.6688×10N=9236.688NFR

15、16= AD·µN=126.7313×10N=1267.313N在圖1-6中，對c點取距，有MC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0代入數(shù)據(jù)得x=0.6871m 分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運動靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示，圖1-8F24=14992.77888NFO4=572.97818×10N=5729.7818N µL=4。 已知： F54=-F45=9236.688N，G4=220NaS4=aA4· lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2

16、=3.5424 m/s2 , 由此可得：FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×3.5424N=-77.9346N MS4=-JS4·S4=-1.2×12.2148 N·m= -14.6577N·m 在圖1-8中，對O4點取矩得： MA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5×0.9987×0.56109-F24×0.99946×0.34414=0代入數(shù)據(jù)，得F24 =14992.77888N 又 F=F54+F24+FI4+G4

17、+Fo4=0,作力的多邊形如圖1-9，µN=10N/mm FO4=572.97818×10N=5729.7818NM=45.29918N·M 圖1-9由圖1-9可得： FO4=572.97818×10N=5729.7818N 圖1-10由圖1-10可知，µL=1，h2=3.0214mm,則，對曲柄列平行方程有，MO2=M-F42×h2=0 即M=45.29918 N·M 第5章 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計設(shè)計內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計max15°lO9D135mm38°70°S10° 70

18、76;r061mmlO2O9148mm凸輪輪廓曲線設(shè)計所依據(jù)的基本原理是反轉(zhuǎn)法原理。設(shè)想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上一個公共角速度-w，使其繞軸心O轉(zhuǎn)動。這是凸輪于推桿之間的相對運動并未改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面隨其機(jī)架O點以角速度-w繞軸心O轉(zhuǎn)動，一方面又在繞機(jī)架O點作勻加速擺動。這樣，推桿在這種復(fù)合運動中，其滾子中心運動的軌跡即為凸輪的理論輪廓線。以理論輪廓線上一系列點為圓心，以滾子半徑r為半徑，作一系列的圓，在作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪的工作廓線。1、取任意一點O2為圓心，以r0作基圓，再以O(shè)2為圓心，以r=148mm為半徑作轉(zhuǎn)軸圓，在轉(zhuǎn)軸圓上O2左上方任取一點O9。 2、以O(shè)9為圓心，以135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再逆時針方向旋轉(zhuǎn)畫的圓弧，再把圓弧按0、1、4、9、4、1、0分成6份；分別連接和圓弧上的這些點，則得到擺桿的各個位置角度；再以逆時針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程，這三個階段。再以11.6對推程