機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、0 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書課程 設(shè)計(jì) 題目 插床主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 機(jī)制本（2）班 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 起 止 日 期 2015年6月15日- 19日 1目目 錄錄第一章第一章 插床主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書插床主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書 . 21.1 工作原理 .21.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 .21.3 設(shè)計(jì)要求與任務(wù) .31.4 技術(shù)要求 .3第二章第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算過程設(shè)計(jì)計(jì)算過程 .42.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) .42.1.1 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸.42.1.2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 .52.1.3 繪制所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 .5

2、2.2 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .82.2.1 確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 .82.2.2 凸輪廓線的繪制 .112.3 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .122.3.1 確定齒輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 .122.3.2 繪制齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖.14第三章第三章 設(shè)計(jì)體會(huì)設(shè)計(jì)體會(huì) .15第四章第四章 主要參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn) .15第五章第五章 附件附件 .175.1 附件 1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及速度加速度多邊形.175.2 附件 2 凸輪廓線的繪制圖 .175.3 附件 3 齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 .172第一章第一章 插床主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書插床主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書1.11.1 工作原理工作原理如圖所示為插床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力線圖。插床主要

3、由齒輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)等組成，如圖1-1所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置(圖中只畫出齒輪)，21,zz使曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6，使裝有刀具的滑塊沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng)。為了縮短空程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺2O動(dòng)從動(dòng)桿和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)來完成的DO4圖圖 1-11-1 插床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力線圖插床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力線圖1.21.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表表表 1.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析符號(hào)n1lBD/lBCkhLO2o3abc單位r/minmm數(shù)

4、據(jù)60121001505050125表1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)lo4Ds從動(dòng)桿加速規(guī)律單位mm數(shù)據(jù)1540125601060等加速等減速表1.3 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3設(shè)計(jì)內(nèi)容齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)Z1Z2m單位mm數(shù)據(jù)13408201.31.3 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)設(shè)計(jì)要求與任務(wù)根據(jù)已知條件，要求完成如下設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)已知條件，要求完成如下設(shè)計(jì)任務(wù)：（1 1） 、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析。、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析。設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；分析導(dǎo)桿擺到兩個(gè)極限位置及擺到與機(jī)架位于同一直線位置時(shí)，滑塊的速度和加速度。并在3號(hào)圖紙上利用圖解法作機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置的速度和加速度多邊形，

5、并作出滑塊的運(yùn)動(dòng)方程線圖。（2 2） 、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，并在3號(hào)圖紙上繪實(shí)際廓線。（3 3） 、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：齒輪齒數(shù)Z1，Z2，模數(shù)m，分度圓壓力角，齒輪為正常齒制，工作情況為形式齒輪，齒輪與曲柄共軸。 要求：選擇兩輪變位系數(shù)，計(jì)算齒輪各部分尺寸。完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（不少于3000字，應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算過程等）1.41.4 技術(shù)要求技術(shù)要求 計(jì)算說明書（必須包含以下內(nèi)容，并要求參照撰寫格式要求書寫）（1）設(shè)計(jì)說明書封面（2）目錄（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（4）設(shè)計(jì)內(nèi)容及方案分

6、析（5）設(shè)計(jì)體會(huì)（6）主要參考文獻(xiàn)4第二章第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算過程設(shè)計(jì)計(jì)算過程2.12.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)2.1.12.1.1 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸因?yàn)椤?0(180)/(180)k 2arcsin( / )a b 而 K=2 由上面方程可得：=60 又因?yàn)?lo2A=75mm，可得: b=0204=50mm,AO4=AO2 tanmm350)2/90(根據(jù)幾何關(guān)系: 100mm 402sin( / 2)110BHlmm可得 100mm40145.78BLmm=100mm4BOBCll取 =100mmBCLO4 到 YY 軸的距離的確定圖圖 2-12-1 O4

7、O4 到到 YYYY 軸的距離示意圖軸的距離示意圖有圖我們看到，YY 軸由過程中，同一點(diǎn)的壓力角先減小，3311移動(dòng)到y(tǒng)yyy512BO2/)cos(cos44444CBOBOBOCBOBOl后又增大，那么在中間某處必有一個(gè)最佳位置，使得每個(gè)位置的壓力角最佳?？紤]兩個(gè)位置：1.當(dāng) YY 軸與圓弧剛相接觸時(shí)，即圖 3 中左邊的那條點(diǎn)化線，與圓弧12BB相切與 B1 點(diǎn)時(shí)，當(dāng) B 點(diǎn)轉(zhuǎn)到，將會(huì)出現(xiàn)最大壓力角。12BB12,BB2.當(dāng) YY 軸與重合時(shí)，即圖中右邊的那條點(diǎn)化線時(shí)，B 點(diǎn)轉(zhuǎn)到 B1 時(shí)將12BB出現(xiàn)最大壓力角為了使每一點(diǎn)的壓力角都為最佳，我們可以選取 YY 軸通過 CB1 中點(diǎn)（C 點(diǎn)

8、為 與得交點(diǎn)） 。又幾何關(guān)系知道：12BB =50+（100-503/2=93.301mm由上面的討論容易知道，再代入其他數(shù)據(jù)，得：302/4CBOmml93.301即 O4 到 YY 軸的距離為 93.301mm。2.1.22.1.2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖圖 2-22-2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析示意圖導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析示意圖（1）.當(dāng)在圖 2-2 所示位置時(shí)，此時(shí)構(gòu)件 4 處在上極限位置速度分析: :曲柄的長(zhǎng)度為，轉(zhuǎn)速 n=60r/min 曲柄的角速度為mmlAO5026 rad/s 4343AAA Avvv方向 4AO2AO4AO 大小 ？22 O Aw l其中， 是滑塊上與

9、 A 點(diǎn)重合的點(diǎn)的速度，是桿 4 上與 A 點(diǎn)重合的點(diǎn)3AV23AAV相對(duì)于滑塊的速度,是桿 4 上與 A 點(diǎn)重合的速度。4AV因?yàn)?0 所以竿 4 沒有轉(zhuǎn)動(dòng),即，又因?yàn)闃?gòu)件 3，是一個(gè)滑塊，竿 4 又4 3A Av40w 有鉸鏈定位。所以實(shí)際上：=04Av 求 B 點(diǎn)的速度： 由于構(gòu)件 4 上點(diǎn)是 B 和 A 的絕對(duì)瞬心點(diǎn)，4O40AOv 點(diǎn)的速度已知，利用構(gòu)件 4 上的速度影像有:4A4Av 得 444ABvAOvBO0/Bvm s 求： B、C 是同一構(gòu)件上的點(diǎn)，根據(jù)同一構(gòu)件上點(diǎn)間的速度關(guān)系:Cv CBCBvvv 方向 導(dǎo)桿 4BOBC 大小 ？ 0 ？可得： 0Cv (2)加速度分析：

10、因?yàn)閟mlnlwaAOAOA232222222/972.1105028.6)602( 根據(jù)加速度合成原理有： 44434343ntrkAAAAA AA Aaaaaaa大小 ？ ？ 1.972 m/ ? AOl4244342AAv方向 ?AO4/AO44O AAO4/4O A因?yàn)椋?得科式加速度為 0,0444AlOv04Ana7可得： = =1.972m/s 方向：4Aa3Aa4O A又根據(jù)加速度合成原理求 6 滑塊 C 的加速度：ntcCBCBBaaaa 大小 ？ =0 ？ 2.26BCCl22/m s方向 /導(dǎo)桿 / BClBClABl又圖解法作圖解：圖圖 2-32-3 滑塊滑塊 C C

11、的加速度多邊形示意圖的加速度多邊形示意圖的值通過在 AB 桿上由杠桿定理求得:,Ba3AaBaBOAO4476. 1,因?yàn)?，所?44/748. 192.1578 .15676. 1smAOBOaB0nBCv0nBCa又速度比例=0.0182861.95748. 1bpBla所以=1.643方向垂直向上ca01828. 0906.892/m s (二). 滑塊 A 在下極限位置的時(shí)候 對(duì)機(jī)構(gòu)分析,同理可得：8，=2.158方向垂直向下。0Cv ca07208. 094.292/m s2.1.32.1.3 繪制所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見附件見附件 1 1 圖紙圖紙2.22.2

12、 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸選定推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律:由任務(wù)書選推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,即等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律表達(dá)式為:等加速段: ()22max02/00/2等減速段: ()22maxmax002() /00/2由以上兩個(gè)表達(dá)式求得: ()max204dd00/2 ()max0204()dd00/2最大擺角時(shí)有: mmLddLMAX5.6230601541254220 如圖 2-4 所示為擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的尖底擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),當(dāng)推程尖底與凸輪輪廓上任一點(diǎn)接觸時(shí),擺桿擺角為為擺桿的初始擺角,P 點(diǎn)1B0, 為擺桿

13、和凸輪的相對(duì)瞬心,此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角 如圖所示.由于擺桿和凸輪在瞬心點(diǎn) P 的速度相等得:(a+OP) =OP, (1)ddtddt則 OP/(OP+a)= . (2)dd將(1)式分子分母同乘整理得:dOP(1-)=a (3)dddd由式(3)求出 OP 代入式(1)右邊得:9 a+OP=A/(1-) (4)dd在三角形 AP 中由正統(tǒng)定理有:1B (5)000sin(90)sin(90)aOPL將式(4)代入式(5)中得: (6)0(1/)coscos()aLdd用代入式(6)中得: 090 (7)0(1/)sinsin()aLdd過點(diǎn) O 作 O/P,則,再由式(2)得 ,1C1B

14、1OAC1PAB11OPdBCLLaOPd等式(7)正是的正弦定理.將等式(6)中的展開得:1OAC0cos()atan = (8)a00(1)cot() sin()dLda由等式(8)求得 (9)0(1)cos cos( )dLada將代入式(9)得: (10)0 90 0(1)sin( )sin( )dLad如果在圖 2-4 所示位置的接觸點(diǎn)處的壓力角正好滿足,比較式(10)和1B a式(7)可知,直線便是在此位置時(shí)滿足式(10)以等到式成立的邊界.可以證明1OC直線左邊的陰影所示區(qū)域?yàn)楸ＷC擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律和擺桿長(zhǎng)度不變的 a 和1OC的解域.在推程的各個(gè)位置都有這樣的解域,這些解域的交集便是

15、推程00( , )a r時(shí) a 和的解域.00( , )a r10 圖圖 2-42-4 擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的尖底擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)示意圖擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的尖底擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)示意圖 圖圖 2-52-5 同向型凸輪機(jī)構(gòu)的同向型凸輪機(jī)構(gòu)的 a a 和和的解域示意圖的解域示意圖00( ,)a r 11回程時(shí), 0,壓力角 a0,傳力條件變成-tan,由此可導(dǎo)出滿dsdatan a足傳力條件性能的條件: (11)0(1)cos( cos( )dsLada將代入式(11)得:090 (12)0(1)sin( )cos( )dsLad同理出可以求出回程時(shí)的 a 和的解域.推程和回程的解域的交集

16、00( , )a r便是該凸輪機(jī)構(gòu)保證傳力性能好的 a 和的解域.如圖 2-5 所示的是一00( , )a r個(gè)用作圖法求出的同向型凸輪機(jī)構(gòu)的 a 和的解域.由圖可知, 00( , )a r的線圖是在擺桿的各個(gè)以 A 為圓心的以 L=為半徑的圓弧線上(/)L dd1AB取點(diǎn)如圖中,推程時(shí)沿著此位置時(shí)的擺桿直線內(nèi)側(cè)量取線段1B1AB=85.33mm,得,過作直線使之與直線傾斜角;同11(/)BCL dd1C1C1C1C1AB 理,回程時(shí)也可沿著擺桿直線外側(cè)量取回程時(shí)的線段,得1AB11(/)BCL dd,作直線使之與直線反向傾斜角.一般地,陰影區(qū)由多個(gè)位置時(shí)1C1C1C1AB 的邊界線圍成,顯然

17、,選取的點(diǎn)數(shù)多, a 和的解域就精確.這要,凸輪的1B00( , )a r轉(zhuǎn)動(dòng)中心 O 可以在陰影區(qū)域內(nèi)選擇,連接 OA 便得到待求的基本尺寸 a=OA, 00rOB.如圖 2-5 所示求得的機(jī)架長(zhǎng)度 a=170mm, 82mm .0r 選取凸輪機(jī)構(gòu)為滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。滾子半徑=(0.10.5) ,取rr0r=20mm.rr2.2.2.凸輪廓線的繪制凸輪廓線的繪制:選定角度比例尺,作出擺桿的角位移曲線,如圖 2-6 所示,將其中的推程和回程角位移曲線橫坐標(biāo)分成若干等分.選定長(zhǎng)度比例尺,作以 O 為圓心以 OB=為半徑的基圓;以 O 為圓心,以0rOA=a 為半徑作反轉(zhuǎn)后機(jī)架上擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓

18、.自 A 點(diǎn)開始沿-方向把機(jī)架圓分成與圖 3-3 中橫坐標(biāo)相應(yīng)的區(qū)間和等12分,得點(diǎn),再以為圓心,以 AB=L 為半徑作弧與基圓交于點(diǎn)123,.A A A123,.A A A,得線段.123,.B BB112233,.AB A BA B自線段開始,分別作,使它們分別等于圖 3-112233,.AB A BA B123,. 3(b)中對(duì)應(yīng)的角位移,得線段.112233,.AB A B A B將點(diǎn)連成光滑曲線,它就是所求理論輪廓線.112233,.AB A B A B圖圖 2-62-6 擺桿的角位移曲線擺桿的角位移曲線實(shí)際輪廓線可用前述滾子圓包絡(luò)線的方法作出見附件實(shí)際輪廓線可用前述滾子圓包絡(luò)線的方

19、法作出見附件 2.2.2.32.3 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.中心距： ； ammmmzzma2122）4013（82)(21=（a/5+1）5=(212/5+1)x5=217mm； a2.嚙合角： ；)cos(2)()cos(21zzm實(shí)；invzzxxinv)/()(tan221213.分配變位系數(shù)； 21xx 、17sin22minahz；mm235.0/)(min1minmin1zzzhxa； mmzzzhxa353.1/)(min2minmin2 mm118.1-；tan2)(2121zzinvinvxx134.齒輪基本參數(shù)：（注：下列尺寸單位為mm）齒頂高系數(shù)： 0 . 1

20、ah齒根高系數(shù)： 25.0c齒頂高變動(dòng)系數(shù)： yxx21分度圓直徑； ； 10411mzd32022mzd基圓直徑； ；72.97cos11mzdb 70.300cos22mzdb齒頂高： ； 821aaamhhh齒根高： ； 10)(21chmhhaff齒頂圓直徑： ；1202111aahdd 3362222aahdd齒根圓直徑； ；842111ffhdd 3002222ffhdd節(jié)圓直徑： ； coscos11ddcoscos22dd齒距： 12.25mp節(jié)圓齒距： coscospp基圓齒距： cosmpb中心距變動(dòng)系數(shù) y=()/m=0.7125；aa 齒厚： 56.12215ms齒槽

21、寬： e= 5. 重合度：14370.1)tan(tan)tan(tan212211aazz )/(cos1111abadd )/(cos2212abadd一般情況應(yīng)保證2 . 16.齒頂圓齒厚： 215.2)(2111111invinvrrrssaaaa 372.5)(2222222invinvrrrssaaaa一般取25. 0as7 .展角： ; 02029.0arccos)tan(arccos11111ddddbb02029.0arccos)tan(arccos22222ddddbb8.8.齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖見附件齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖見附件 3 3 圖紙圖紙 15第三章第三章 設(shè)計(jì)體會(huì)設(shè)計(jì)體會(huì)五天的機(jī)

22、械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制,最重要的還是自己對(duì)一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化在社會(huì)這樣一個(gè)大群體里面,溝通自然是為人處世的基本,如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド钏己腕w會(huì).在實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)當(dāng)中依靠與被依靠對(duì)我的觸及很大,小組里的人都很有責(zé)任感,付出了最大的努力,盡最大的努力去解決自己任務(wù)里所遇到的問題.最終我們能完成于這種態(tài)度十分不開的。生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴成功失敗都是這樣的吧與我們對(duì)待事情的態(tài)度相關(guān)。在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中,口角的斗爭(zhēng)在所難免,關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?而不是一味的計(jì)較和埋怨.這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當(dāng)中,生活中的很多事情都需要我們有這樣的處理能力,面對(duì)分歧大家要消除誤解,相互理解,增進(jìn)了解,達(dá)到諒解.也許很多問題沒有想象中的那么復(fù)雜,關(guān)鍵還是看我們的心態(tài),那種處理和解決分歧的心態(tài)畢竟我們的出發(fā)點(diǎn)都是很好的. 課程設(shè)計(jì)也是一種學(xué)習(xí)同事優(yōu)秀品質(zhì)的過程,