《2022年2022年机械原理课程设计-牛头刨床 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年2022年机械原理课程设计-牛头刨床 .pdf（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、机械原理课程设 计 说 明 书系部名称 : 机电系专业班级 : 04 机制三班姓名：学号: 0405110057 目录概述 3设计项目 1设计题目 42机构简介 4批 阅 教师 签 字批阅日期名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 2 - 3设计数据 4设计内容 1导杆机构的设计 52. 凸轮机构的设计 123. 齿轮机构的设计 17设计体会 20参考文献 21附图 概述一、机构机械原理课程设计的目的：机械原理课程
2、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 3 - 其基本目的在于：（）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。（）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。（）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。（）通过课程设计，进一步提
3、高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。二、机械原理课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）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、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。三、械原理课程设计的方法：机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。设计名称 牛头刨床一机构简介：机构简图如下所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
4、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 4 - 牛头刨床机构简图工件O11O2O48ADE9O9电动机工作台棘轮n0on2oZ1Z1Z2d0Z0d0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
5、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。二设计数据：各已知数据如下图所示，未知数据可有已知数据计算求得。设计内容导杆机构的运动分析凸轮机构设计符号2n42oolAOl2BOl4BClmaxDOl929OOl0rtross名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 21
6、 页 - - - - - - - - - - 5 - 单位r/min mm mm 方案60 380 110 540 0.25 lO4B15 125 150 61 15 75 10 75 设计内容齿轮机构设计符号0n1Z 0d 0d12m 1 om单位r/min mm mm 方案1440 20 100 300 6 3.5 三设计内容：第一节导杆机构的运动分析导杆机构设计要求概述：已知曲柄每分钟的转数2n，各构件尺寸，且刨头导路xx-位于导杆端头 B 所作圆弧的平分线上。 要求作机构的运动简图，并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，画在 2 号图纸上。10 位置的机构简图：名师资
7、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 6 - 2计算过程：由已知数据 n2=60r/min 得2=260/60(rad/s)= 2rad/s . 1、求 C点的速度：确定构件 3 上 A 点的速度：构件 2 与构件 3 用转动副 A 相联，所以 A3=A2。又A2=2lO2A =0.1102=0.22m/s=0.69m/s. 求4AV的速度：选取速度比例尺：v=0.023(m/s)/mm; A4 = A3 + A4A3
8、 方向：BO4 AO2 BO4 大小：？2lO2A？用图解法求解如图1：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 7 - 图1式中 A3、A4表示构件 3 和构件 4 上 A 点的绝对速度， A4A3表示构件 4 上 A 点相对于构件 3 上 A 点的速度，其方向平行于线段BO4，大小未知；构件 4上 A 点的速度方向垂直于线段BO4，大小未知。在图上任取一点P，作A3 的方向线 pa3 ，方向垂直于 AO2，指向与
9、 2的方向一致，长度等于 A3/ v， （其中 v为速度比例尺）。过点 p 作直线垂直于BO4 代表A4的方向线，再过 a3作直线平行于线段BO4 代表A4A3的方向线这两条直线的交点为a4，则矢量 pa4和 a3a4分别代 A4和A4A3。由速度多边形43apa得：A4=vpa4=v20 = 0.483 m/s A4A3=va3a4=v19 = 0.437 m/s 求 BO 4的角速度4：曲柄位于起点 1时位置图如设计指导书图（1） ：此时42OAO为：o17.7383.1690380110arcsin2arcsin242242OOAOllOAO又由 1 位置起将曲柄圆周作12 等分则当曲柄
10、转到10 位置时，如图（1） ：83.1617.7327036042OAOAOOOAOAOOOlllllOOA2424422cos222242名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 8 - mmlOA55.2764杆 BO 4的角速度4：4=VA4/lBO4=0.4830.277rad/s =1.75 rad/s 杆 BO 4的速度V4: V4=4lBO4=1.75*1.54m/s=0.9431m/s 求 C点的速
11、度 c：c = B + CB 方向：X-XBO4 BC大小：？4lO4B？图2速度图见图 2：式中c 、B 表示点的绝对速度。 CB表示点 C 相对点 B 的相对速度其方向垂直于构件CB，大小未知，点C 的速度方向平行于X-X，大小未知，图上任取一点p 作代表 B的矢量 pb 其方向垂直于BO4指向于2转向相反，长度等于vBV/（v为速度比例尺）。过点 p作直线平行于X-X，代表 c的方向线，再点b 作直线垂直于BC 代表CB的方向线，这两方向线的交点为 C则矢量 pc 和 bc 便代表c、CB。则 C点的速度为： c=vpc=v 40 = 0.92 m/s CB=vcb=v 5 = 0.11
12、5 m/s 2、求 C点的加速度： 求 aA2：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 9 - 因曲柄匀速转动：故22222222/343.4/)2(110.0smsmlaaAOnAA223/343.4smaaAA选取加速度比例尺： a=0.15（m/s2）/mm 求 aA4：343434AAAAKAAaaaa3434344AAAAKAAnAaaaaa方向： BO4 BO4 AO2 BO4BO4 大小：？424AO
13、l3442AAV？加速度见下图：式中44AnAaa和是4Aa的切向和切法向加速度，34 AAa是点 A4相对于 A3的相对加速度，由于构件3 与构件4 构成移动副，所以034 AAna则3434AAtAAraa其方向平行于相对移动方向，即平 行于 BO4, 大 小 未 知，34 AAKa为 哥 氏 加 速度 ， 它 的大 小 为sin234434AAAAKVa，其中为相对速度34 AAV和牵连角速度4矢量之间的夹角，但是对于平面运动，4的矢量垂直于运动平面而名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
14、 - - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 10 - 34AAV位于运动平面内，故90，从而344342AAAAKVa哥氏加速度34AAKa的方向是将34 AAv沿4的转动方向转90（即图中3ka的方向） 。在上面的矢量方程中只有344AArAaa和的大小未知，故可用图解法求解。如右图，从任意极点连续作矢量 43aa 和代表43AnAaa和；再过3a作3ka垂直于线段 BO4 ，大小mmuVwkaaAA2.10/23443；然后再过k作 BO4的平行线，代表34 AAa的方向，过4a作垂直于 BO4，的直线，代表4Ana的方向线，它们相交点4a则矢量4a
15、代表4Aa。4Aa=a4a=a * 60.6= 9.09 2/ sm求 B点加速度Ba：构件4的角加速度BO4为：2444/29.344sradlaulaAOaAOABO2244/6 5 4.1smlaBOnB244/775.1smlaBOBOB222/426.2775.1654.122smaaaBnBB02.47arctannBBaa求 C点的加速度：CBBcaaanC BC BBnBncaaaaaac方向：x-x BO4 BO4 CB CB大小：？lBO4BO4？0.090m/s2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
16、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 11 - 加速度图见下图：式中，nCBa表示点 C 相对点 B 的法向加速度其方向为从C 指 B；CBa表示点 C 相对点 B的切向加速度，其方向垂直于CB。又因速度多边形已作出，所以上式法向加速度可求出 （C点作水平运动， 故 C点的法向加速度为0） 。仅有CBaac和的大小未知， 同样可以用图解法求解。 如右图，在图上任取一点 作 b代表nBa， 方向为平行于 BO4并从 B 指向O4，长度为aBOl/424， （其中a为加速度比例尺） 。过 b作 bb代表Ba，方向垂直于B
17、O4，长度为aBOBOl/44，连接b，它表示Ba，再过过b作 cb代表nCBa，方向平行 CB并从 C 指向 B， 长度为acBBclV/ )/(2过 c作垂直于 CB代表c Ba的方向线又从 作平行于 X-X的方向线，两线交点为c， 则矢量c便代表ca。222/090.0/135.0110.0smsmlvaCBnCBnCBca=ca=acP= 1.982/ sm3、此时 C点位置如下图：选取长度比例尺为：mmmml/5则：此时 C 点的位移cx为：mmmmccuxlc486.95 第二节凸轮机构的设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
18、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 12 - 凸轮机构的设计要求概述：已知摆杆 9 作等加速等减速运动， 要求确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，将凸轮实际轮廓画在2 号图纸上。该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。各数据如表：符号 maxlO9DlO9O2rorts 单位mm 数据15.125 150 61 15 75 10 75 2.由以上给定的各参数值及运动规律可得其运动方程如下表：推程 02o /2 回程o+so+s+o/2=24*/(25*)=/12-24 （-17/36 ）2
19、/25 =96/25 =-96（-17/36 ）2/25 =192/25 =-192/25 推程o /2 o回程o+s+ o/2o+s+ o=/12-24 （5/12- ）2/25=24（8/9- ）2/25 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 13 - =96（5/12- ）2/12 =-96（8/9- ）2/25=-192/25 =192/25 3.依据上述运动方程绘制角位移、 角速度 、 及角加速度 的
20、曲线：（1） 、角位移曲线：（） （）（）图(1)、取凸轮转角比例尺 =1.25 /mm 和螺杆摆角的比例尺 =0.5 /mm 在轴上截取线段代表，过3 点做横轴的垂线，并在该垂线上截取 33代表( 先做前半部分抛物线 ). 做 03的等分点 1、2 两点，分别过这两点做 轴的平行线。、将左方矩形边等分成相同的分数, 得到点 1和 2 。、将坐标原点分别与点1,2 ,3 相连 , 得线段 O1 ,O2和03, 分别超过 1,2,3 点且平行与 轴的直线交与 1,2 和 3. 、将点0,1 ,2 ,3 连成光滑的曲线 , 即为等加速运动的位移曲线的部分 , 后半段等减速运动的位移曲线的画法与之相
21、似.(2) 角速度 曲线: 、 选 凸 轮转 角 比例 尺 =1.25 /mm 和 角速 度 比 例 尺 =0.0837(rad/s)/mm,在轴上截取线段代表。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 14 - 10 （） （）图(2)由角速度方程可得=o/2,= max , 求得 v 换算到图示长度,3 点处=0/2, 故max位于过 3 点且平行与 轴的直线 . 由于运动为等加速、等减速 , 故连接 03即为
22、此段的角速度图 , 下一端为等减速连接 36 即为这段角速度曲线。其他段与上述画法相同, 只是与原运动相反。(3) 角加速度曲线 : 选取与上述相同的凸轮转角比例尺=1.25/mm 和角加速度比例尺 =0.8038(rad/s)/mm在轴上截取线段代表。由角加速度方程求的角加速度. 因运动为等加速 , 等减速 , 故各段加速度值也相同 , 只是方向相反 . 13段为加速段 为正值 , 轴上取 做平行于 13的直线段即为 1、3 段的加速度，其余各段与3 做法相似。序号偏角名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
23、理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 15 - ( ) ( )图(3)作摆动从动件盘形凸轮轮廓设计：设计原理设计凸轮轮廓依据反转法原理。即在整个机构加上公共角速度（ ） （为原凸轮旋转角速度）后，将凸轮固定不动，而从动件连同机架将以（）绕凸轮轴心逆时针方向反转，与此同时，从动件将按给定的运动规律绕其轴心相对机架摆动，则从动件的尖顶在复合运动中的轨迹就是要设计的凸轮轮廓。设计凸轮轮廓：、绘制凸轮的理论轮廓线既滚子轴心实际轮廓将 曲线图（如图（1） ）的推程运动角和回程运动角个分成 4 等份，按式求个等分点对应的角位移值：1=1*11
24、，1=2*22 ，的数值见表（ 1） 。选取适当的长度比例尺l定出O2 和 O9 的位置（选取 l=0.002m/mm） 。以 O2 为圆心，以 r0/l为半径，作圆，再以以O2为圆心，以 rb/l为半径作基圆。以 O9为圆心，以 l Oo9D/l为半径，作圆弧交基圆与DO（DO） 。则 O9DO便是从动件的起始位置，注意，要求从动件顺时针摆动，故图示位置DO位于中心线 O2O9的左侧。0 01 1.8752 7.53 13.1254 155 156 13.1257 7.58 1.8759 0名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
25、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 16 - 以 O2为圆心，以 l Oo9 O2/l为半径作圆，沿（ -）即为逆时针方向自 O2O9开始依次取推程运动角 0=75，远休止角 s=10，回程运动角o =75 和远休止角 s =200,并将推程和回程运动角各分成 4 等份,得 O91 ,O92, O93O99各点。它们便是逆时针方向反转时，从动体轴心的各个位置。 分别以 O91 ,O92, O93O99 为圆心，以 l O9D/e为半径画圆弧，它们与基圆相交于D1，D2，D3D9，并作 D1O91D1，D2O9
26、rD分别等于摆杆角位移1，2，3。并使O91D1= O91 D1，O92D2= O92D2，则得 D1，D2，D9（与D9重合）各点，这些点就是逆时针方向反转时从动件摆杆端滚子轴心的轨迹点。 将点 D1，D2，D9 连成光滑曲线。连成的光滑曲线便是凸轮的理论轮廓，亦即为滚子轴心的轮廓轨迹。B、绘制凸轮的实际轮廓： 在上述求得的理论轮廓线上，分别以该轮廓线上的点为圆心，以滚子半径为半径，作一系列滚子圆。 作该系列圆的内包络线，即为凸轮的实际轮廓，如图。C、校核轮廓的最小曲率半径min：在设计滚子从动件凸轮的工作轮廓时，若滚子半径rt过大，则会导致工作轮廓变尖或交叉。在理论轮廓线上选择曲率最大的一
27、点E，以 E 为圆心作任意半径的小圆，再以该圆与轮廓的两个交点F 和 G 为圆心，以同样半径作两个小圆，三个小圆相交于H、I、J、K 四点；连 HI、JK 得交点C，则 C 点和长度 CE 可近似地分别作为理论轮廓上的曲率中心和曲率半径 min。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 17 - 由图可知， CErt，故该凸轮轮廓的最小曲率半径min 符合要求。第三节齿轮机构的设计：一 、设计要求：计算该对齿轮传动
28、的各部分尺寸，以2 号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整理说明书。1、齿轮机构的运动示意图2、已知各数据如表：符号n0Z1 d0d0 m12 m0 1单位r/min mm mm 数据1440 20 100 300 6 3.5 二、计算过程：因为no/no=do/do得no=480r/min z0 (20) z1 (40) z1(20) z2(80) 分度圆直径70 140 120 480 基圆直径65.7 131.5 112.7 451 齿顶圆直径77 147 132 492 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
29、理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 18 - 齿根圆直径61.25 131.25 105 465 分度圆齿厚5.4978 5.4978 9.4248 9.4248 分度圆齿距10.9504 10.9843 18.7721 18.8447 中心距105 300 n o /n2=z2z1/z z1得z2=zz1n/z1n2=80 三、绘制啮合图齿轮啮合图是将齿轮各部分按一定比例尺画出齿轮啮合关系的一种图形 .它可以直观的的表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数,并可借助图形做必要的分析。(1) 渐开线的绘制 : 渐开线齿廓按渐开线的形成原理
30、绘制,如图以齿轮轮廓线为例，其步骤如下: 按齿轮几何尺寸计算公式计算出各圆直径: do”，dob，d oa，d of，画出各相应圆 ,因为要求是标准齿轮啮合 ,故节圆与分度圆重合 . 连心线与分度圆 (节圆)的叫点为节点 P,过节点 P 作基圆切线 ,与基圆相切与N1,则PN1即为理论啮合线的一段，也是渐开线发生线的一段 将PN1线段分成若干等份：P1、12、23 根据渐开线特性PN0N11， 圆弧长不易测得， 可按下式计算 N10弧所对应弦长0N1：代入数据：o180dbpnsind0N1b1按此弦长在基圆上取0点。将基圆上的弧长N10分成同样等份，的基圆上的对应分点1，2，3。过 1， 2
31、， 3点作基圆的切线， 并在这些切线上分别截取线段，使其p1 1 1、p2 2 2p3 3 3得 ， ， 诸点，光滑连接 ， ， ， ，各点的曲线即为节圆以下部名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 19 - 分的渐开线。 将 基圆 上的 分点 向左 延 伸 ， 作 出， ， ， 取15 5 5p、16 6 6p、，可得节圆以上渐开线各点 ， 直至画到超出齿顶圆为止。当 dfdb时，基圆以下一段齿廓取为径向线，在
32、径向线与齿根圆之间以 r.mm 为半径画出过渡圆角；当dfdb时，在渐开线与齿根圆之间画出过渡圆角。（）啮合图的绘制：选取比例尺 l=2mm/mm,定出齿轮 Z0 与 Z1的中心以 O O心作出基圆，分度圆，节圆，齿根圆，齿顶圆画出工作齿轮的基圆内公切线， 它与连心线 0102的交点为点 P ，又是两节圆的切点，内公切线与过P 点的节圆切线间夹角为啮合角t过节点 P分别画出两齿轮在齿顶圆与齿根圆之间的齿廓曲线按已算得的齿厚和齿距P计算对应的弦长s和p。o180dsindss180dsindpp按s和p在分度圆上截取弦长得A,C 点，则AB=S,AC=P 取 AB 中点 D 连D 两点为轮齿的对
33、称线， 用纸描下右半齿形，以此为模板画出对称的左半部分齿廓及其他相邻的个齿廓，另一齿轮做法相同。作出齿廓的工作段。设计体会名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 20 - 通过一段时间的设计，让我对所学知识得到了更深的理解，也学会了运用各种资料、工具，熟练了CAD 、Office 等软件的使用，体会到了同伴之间的密切合作的重要性等等。同时这之间的种种工作也离不开老师的热情指导，在此表示深深的谢意。参考资料机械原理清华大学出版社申永胜主编名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 21 页 - - - - - - - - - - 21 - 机械原理课程设计指导书太原理工大学阳泉学院机电系编名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 21 页 - - - - - - - - -