牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析PAGE -PAGE15--目錄第1章：設(shè)計(jì)的題目，目的及要求………………41.1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的……………………41.2牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)的分析……………………41.3傳動機(jī)構(gòu)的要求………………5第2章：傳動機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)和計(jì)算……………62.1傳動機(jī)構(gòu)可能的方案及選擇…………………62.2傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析…………92.3用EXCLE編程所得的數(shù)據(jù)及圖形……………11第3章：課程總結(jié)…………………153.1總結(jié)及心得體會………………16參考文獻(xiàn)……………17第1章課程設(shè)計(jì)題目﹑目的及要求1.1機(jī)械課程設(shè)計(jì)目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法。課程設(shè)計(jì)其中包括選型、運(yùn)動方案的確定、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等，并進(jìn)一步提高計(jì)算、分析，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。概括的講機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的是：（Ⅰ）結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的問題，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)以及機(jī)構(gòu)綜合與分析的能力；（Ⅱ）進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的基本理論知識和知識；（Ⅲ）通過設(shè)計(jì)使學(xué)生不斷樹立正確的設(shè)計(jì)思想，熟悉掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，初步具備獨(dú)立的工作能力；（Ⅳ）加強(qiáng)繪圖.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及相關(guān)軟件應(yīng)用的實(shí)踐技能；（Ⅴ）為學(xué)生今后解決復(fù)雜的生產(chǎn)實(shí)際問題打下良好的基礎(chǔ)。1.2牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖4-1。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(shí)，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(yùn)動。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)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(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)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)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)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(yùn)動，以便刨刀繼續(xù)切削。電動機(jī)電動機(jī)123456工作臺工件8O?O??O1O2O491011棘輪圖1.1牛頭刨床簡介1.3牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求1：為了提高牛頭刨床的機(jī)械效率，刨刀在空行程的時(shí)候必須由急回運(yùn)動;2：因?yàn)榕ｎ^刨床的阻力變化較大，所以刨刀在工作時(shí)必須速度保持平穩(wěn);3：傳動機(jī)構(gòu)傳動時(shí)推動刨床的壓力角較小，傳動效率較高.4:根據(jù)牛頭刨床的機(jī)構(gòu)簡圖以及必要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析和動力學(xué)分析。課程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)曲柄轉(zhuǎn)速n=48r/min機(jī)架LAC=380mm工作行程H=310mm行程速比系數(shù)K=1.46連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD=0.25曲柄與水平線的夾角120°第二章傳動方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1牛頭刨床的傳動方案設(shè)計(jì)及選擇設(shè)計(jì)方案一：圖2.1四桿機(jī)構(gòu)方案一采用連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)機(jī)械中得到廣泛的運(yùn)用，而且諸多人造衛(wèi)星太陽版的展開機(jī)構(gòu).機(jī)械手的傳動機(jī)構(gòu).折疊傘的收放機(jī)構(gòu)及人體假肢等也有用有連桿機(jī)構(gòu)。（1）其中連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動副一般均為低副，運(yùn)動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，而連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是集合封閉，對保證工作的可靠性有利。（2）在連桿機(jī)構(gòu)中在原動件的運(yùn)動規(guī)律不變的條件下，可用改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律。（3）連桿上各點(diǎn)的軌跡是不同形狀的曲線，其形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，故連桿曲線是形式多樣，可滿足一些特定的工作需要。但連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動必須經(jīng)過中間機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳遞，因而傳動路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)也使機(jī)械效率降低。并且連桿及滑塊所產(chǎn)生的慣性力難以用一般的平衡方法加以消除，因而連桿機(jī)構(gòu)不宜用于高速運(yùn)動。設(shè)計(jì)方案二：圖2.2凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿的到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊。因此凸輪機(jī)構(gòu)不可能被數(shù)控.電控裝置所取代。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是凸輪輪廓與推桿之間為點(diǎn).線接觸，易磨損，凸輪機(jī)構(gòu)制造困難?，F(xiàn)代機(jī)械日益向高速發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度也越來越高，因此高速凸輪的設(shè)計(jì)及其動力學(xué)的問題研究已引起普遍的重視，并已提出了許多適用于在高速條件下采用的推桿運(yùn)動規(guī)律以及一些新型的凸輪機(jī)構(gòu)。另一方面，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助工具設(shè)計(jì)和制造已獲得普遍地應(yīng)用，從而提高了設(shè)計(jì)和加工的速度及質(zhì)量。這也使凸輪機(jī)構(gòu)的更廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。設(shè)計(jì)方案三圖2.3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動，自由度為F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄為機(jī)構(gòu)原動件；通過曲柄帶動擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和滑塊機(jī)構(gòu)使刨刀往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)切削功能，能滿足功能要求工作性能，工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩符合切削要求，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使其具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù)K的要求；傳遞性能，機(jī)構(gòu)傳動角恒為90°，傳動性能好，能承受較大的載荷，機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈較長，傳動間隙較大；動力性能，傳動平穩(wěn)，沖擊震動較小；結(jié)構(gòu)和理性，結(jié)構(gòu)簡單合理，尺寸和質(zhì)量也較小，制造和維修也較容易；經(jīng)濟(jì)性，無特殊工藝和設(shè)備要求，成本較低。綜上所述，方案1的設(shè)計(jì)較為合理，所以選擇方案12.2傳動機(jī)構(gòu)尺度的計(jì)算及分析主傳動機(jī)構(gòu)尺寸的綜合與確定由已知數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算得1:由K=1.5可以求得極位夾角θ由得出=33.66°圖2.2.1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2.2牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析用解析法進(jìn)行運(yùn)動分析；如圖：|Θ|Θ1|Θ2|Θ3|Ψ1G圖2.2.2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)建立直角坐標(biāo)系，利用兩個(gè)封閉的圖形ABCA和CDEGC進(jìn)行投影可以得到如下的方程式：S3Cosθ2=L1COSθ1;（1）S3Sinθ2=H+L1Sinθ1;（2）L3Cosθ3+L4Cosθ4-LGE=0;（3）L3Sinθ3+L4Sinθ4=H；（4）根據(jù)（1）（2）（3）（4）計(jì)算出θ2，L3的角速度ω3和角加速度α3；①已知ω1,θ1和H由(1)和(2)可得：Tanθ2=(H+L1Sinθ1)/L1Cosθ1可得θ2=arcTan【（L6+L1Sinθ1）/L1Cosθ1】∵dθ/dt=ω∴對θ2求導(dǎo)可得ω3=【L1ω1(L1+L6Sinθ1)】／（L62+L12+2L6L1Sinθ1）∵dω/dt=α∴對ω3求導(dǎo)可得α3=【(L62-L12)L1L6ω12Cosθ1】/(L62+L12+2L6L1Sinθ1)2②求滑塊SE,VE,αE由（3）、（4）式得：SE=L3Cosθ3+L4Cosθ4θ4=arcSin（H-L3Sinθ3）/L4求導(dǎo)得：ω4=【-ω3L3Cosθ3】/L4Cosθ4VE=【-ω3L3Sin(θ3-θ4)】/Cosθ4再求導(dǎo)得：α4=(ω32L3Sinθ3+ω42L4Sinθ4-α3L3Cosθ3)/L4Cosθ4αe=【-α3L3Sin(θ3-θ4)+ω32L3Cos(θ3-θ4)-ω42L4】/Cosθ42.3通過EXCLE表格處理數(shù)據(jù)表2.3.1尺寸確定H=523mmθ1θ2θ4Se(mm)ω3(rad/s)ω4(rad/s)Ve(mm/s)α3α4L1=110mm0.00073.856176.10715.0700.3870.430-202.5790.000-0.587L6=380mm10.00074.814177.1426.3120.5660.593-296.1874.6553.622L3=535mm20.00076.098178.430-5.4100.7130.684-372.8243.7921.655L4=134mm30.00077.648179.835-19.5490.8320.711-435.1273.045-0.101ω1=5rad/s40.00079.410181.235-35.6480.9270.680-485.4162.396-1.60350.00081.341182.524-53.3191.0000.602-525.4981.827-2.83860.00083.399183.617-72.2301.0550.485-556.6051.319-3.80270.00085.549184.446-92.0811.0930.340-579.4120.856-4.49480.00087.760184.962-112.5871.1150.175-594.1100.421-4.91190.00090.000185.138-133.4621.1220.000-600.5100.000-5.050100.00092.240184.962-154.4091.115-0.175-598.160-0.421-4.911110.00094.451184.446-175.1121.093-0.340-586.467-0.856-4.494120.00096.601183.617-195.2361.055-0.485-564.808-1.319-3.802130.00098.659182.524-214.4211.000-0.602-532.602-1.827-2.838140.000100.590181.235-232.2900.927-0.680-489.344-2.396-1.603150.000102.352179.835-248.4490.832-0.711-434.580-3.045-0.101160.000103.902178.430-262.4890.713-0.684-367.800-3.7921.655170.000105.186177.142-273.9790.566-0.593-288.266-4.6553.622180.000106.144176.107-282.4520.387-0.430-194.751-5.6455.694190.000106.708175.469-287.3890.170-0.196-85.286-6.7547.662200.000106.799175.363-288.188-0.0860.09942.898-7.9419.164210.000106.337175.891-284.141-0.3840.432192.798-9.1019.668220.000105.240177.085-274.458-0.7190.755365.771-10.0298.518230.000103.446178.860-258.379-1.0771.000557.877-10.3965.126240.000100.933180.979-235.446-1.4331.085755.124-9.774-0.627250.00097.745183.046-205.907-1.7440.939930.983-7.784-7.803260.00094.022184.572-171.097-1.9590.5501051.548-4.364-14.088270.00090.000185.138-133.462-2.0370.0001089.8150.000-16.634280.00085.978184.572-96.050-1.959-0.5501039.7894.364-14.088290.00082.255183.046-61.714-1.744-0.939917.6057.784-7.803300.00079.067180.979-32.515-1.433-1.085750.1539.774-0.627310.00076.554178.860-9.568-1.077-1.000563.20910.3965.126320.00074.760177.0856.805-0.719-0.755376.06210.0298.518330.00073.663175.89116.830-0.384-0.432201.0919.1019.668340.00073.201175.36321.065-0.086-0.09945.0527.9419.164350.00073.292175.46920.2270.1700.196-89.4436.7547.662360.00073.856176.10715.0700.3870.430-202.5795.6455.694由圖上可以看出構(gòu)件在各個(gè)位置的速度，加速度，位移和角加速度。如圖為θ2θ4Se隨θ1的變化曲線圖2.3.2θ2θ4Se隨θ1的變化曲線如圖為ω3ω4隨θ1的變化曲線圖2.3.3ω3ω4隨θ1的變化曲線如圖為Ve隨θ1的變化曲線圖2.3.4Ve隨θ1的變化曲線如圖為α3α4隨θ1的變化曲線圖2.3.4α3α4隨θ1的變化曲線課程總結(jié)3.1總結(jié)及心得體會總結(jié)牛頭刨床的傳動機(jī)構(gòu)不僅僅要考慮上訴的機(jī)構(gòu)速度，機(jī)械效率等問題，還必須要考慮到制作工藝，保養(yǎng)，材料選擇等問題，由上面的圖像可以看出方案一的設(shè)計(jì)可以滿足機(jī)械的運(yùn)動要求。所以做機(jī)械課程設(shè)計(jì)必須保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，要是自己的考慮極可能的周全，這樣才能做出完美的課程設(shè)計(jì)。心得體會通過幾天日日夜夜的奮斗，在老師親切地指導(dǎo)下，在同學(xué)們的幫助下，當(dāng)然也有自己的努力和辛酸,這份課程設(shè)計(jì)終于完成了,心里無比的高興,因?yàn)檫@是我們努力的結(jié)晶.在這幾天中，我有很多的體驗(yàn)，同時(shí)也有我也找到許多的毛病，僅就計(jì)算機(jī)輔助繪圖而言，操作的就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠熟練，專業(yè)知識也不能熟練應(yīng)用。但是通過這次實(shí)踐設(shè)計(jì)，我覺得我有了很打的提高。其次，通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)會了查找一些相關(guān)的工具書，并初步掌握了一些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法；再次，自己的計(jì)算機(jī)繪圖水平也有了一定的提高，并對所學(xué)知識有了進(jìn)一步的理解。當(dāng)然，作為自己的第一次設(shè)計(jì)，其中肯定有太多的不足，希望在今后的設(shè)計(jì)中，能夠得到改正，使自己日益臻于成熟，專業(yè)知識日益深厚。3.2參考資料1.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》穆塔里夫主編，新疆大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)教研室2.《機(jī)械原理》西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零