課程設(shè)計(jì)--牛頭刨床的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)構(gòu)位置編號(hào)：1，7</p><p><b>　　方案號(hào)：Ⅱ</b></p><p>&

2、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析</p><p>　　機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析</p><p><b>　　刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖

3、</b></p><p>　　二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　在位置1 7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力</p><p>　　在位置1 7處曲柄上所需的平衡力矩</p><p><b>　　三 飛輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的

4、 確定</p><p><b>　　四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　凸輪基本尺寸的確定</b></p><p&

5、gt;<b>　　凸輪實(shí)際廓線的畫出</b></p><p><b>　　五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定</p><p>　　齒輪傳動(dòng)的嚙合圖的繪制 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖<

6、;/b></p><p><b>　　`</b></p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析</p><p><b>　　速度分析</b></p><p><b>　　A點(diǎn)的速度分析圖</b></p><p>　　有：VA4 = VA

7、3 + VA4A3 </p><p>　　ω2=2πn/60=2π×64÷60＝6.702 rad/s</p><p>　　VA3= LO2A * ω2＝0.603 m/s</p><p>　　由圖可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s</p><p>　　由于V A4/ V B4 =l o4

8、A/l o4B 所以V B4 =0</p><p>　　有 VC6 = VB 4+ VC6B4 </p><p>　　分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0</p><p><b>　　II加速度分析</b></p><p>　　有aA4 = aA3 + aA4A3 </p>

9、;<p>　　aτA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 </p><p>　　其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0</p><p>　　aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）</p><p>　　=4.043m2/s</p><p>

10、　　a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0</p><p>　　ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0</p><p>　　由圖分析：a τA4 = a n A3 = 4.043m2/s</p><p>　　aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=6.896m2/s</p><p>

11、;　　anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s</p><p>　　aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B 4+ a n C6B4</p><p>　　由速度分析可知：anC6B4=0</p><p>　　所以aC6= aτB+ anB +aτC6B4+ anC6B4</p><p&g

12、t;　　由圖分析：aτC6B4=1.800 m2/s</p><p>　　aC6=6.200m2/s</p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析</p><p><b>　　I.速度分析</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)在位置7的速度多邊形</p><p>　　有：VA4 = VA3

13、 + VA4A3 </p><p>　　ω2=2πn/60=6.702rad/s</p><p>　　VA3= LO2A * ω2=0.603 m/s</p><p>　　由圖可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s</p><p><b>　　可得</b></p>&l

14、t;p>　　有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s.</p><p>　　又有 VC6 = VB4+ VC6B4 </p><p>　　由圖分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/s</p><p><b>　　II.加速度分析</b><

15、;/p><p>　　有aA4 = aA3 + aA4A3 </p><p>　　aτA4 + a n A4 = anA3 + aτA3+ ar A4A3 + a KA3 </p><p>　　其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/s</p><p>　　anA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 /

16、（90*10-3）</p><p><b>　　=4.04m2/s</b></p><p><b>　　aτA3 =0</b></p><p>　　a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0.793m2/s</p><p>　　由圖分析：ar A4A3=2.700m2/s

17、</p><p>　　aτA4 = 2.700m2/s</p><p>　　aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B4 + a n C6B4</p><p>　　其中aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=4.110m2/s</p><p>　　anB4/ anA4 = LO4B/LO4A

18、所以anB4=0.318 m2/s</p><p>　　anC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s</p><p>　　由圖分析：aτC6B4=1.700m2/s</p><p>　　aC6=4.100m2/s</p><p>　　（4）刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖</p><p>　　由計(jì)算得刨頭C在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)位

19、移 速度 加速度，將其依次連接，構(gòu)成圓滑的曲線，即得刨頭C的運(yùn)動(dòng)線圖。</p><p><b>　　刨頭線圖如下： </b></p><p>　　二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　在位置1處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 桿組Ι受力分析圖</p><p>　　由于在一位置時(shí)桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用，力分析圖如下

20、：</p><p>　　由此時(shí)aC=6.599 m2/s,</p><p>　　∴Fs=m×aC=80×6.599=527.928N</p><p><b>　　G6=800N</b></p><p><b>　　由此得來(lái)力多邊形</b></p><p>

21、<b>　　力多邊形如圖：</b></p><p>　　由上得Fn=827.9N, F45=528.7N</p><p><b>　　桿組Ⅱ受力分析圖</b></p><p>　　5桿為二力桿，故受力相反。</p><p>　　有F54=528.7N,</p><p>　　a

22、B4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0+6.8962）1／2=6.896 m2/s</p><p>　　∴aS= aB4×0.5=3.448 m2/s</p><p>　　FS=-m* aS=-22*3.448=75.86N</p><p>　　∵角加速度α= aτB4/L O4B=6.896÷0.58=11.89rad／s2<

23、;/p><p>　　慣性力偶M=-Jα=-14.268N*m</p><p>　　由對(duì)點(diǎn)O4求矩得F 24=384.47N</p><p><b>　　故力多邊形為：</b></p><p><b>　　由力多邊形得</b></p><p>　　FO4=268.1N</p&

24、gt;<p><b>　　桿組Ⅲ的受力分析</b></p><p>　　在位置7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力</p><p>　　由于在一位置時(shí)桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用</p><p><b>　　桿組Ι受力分析圖</b></p><p>　　由此時(shí)aC=4.138m2/s,</p>

25、;<p>　　∴Fs=m×aC=80×4.138=331N</p><p>　　G6=800N P=9000N</p><p><b>　　由此得來(lái)力多邊形</b></p><p>　　由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N</p><p><b>　　桿

26、組Ⅱ受力分析圖</b></p><p>　　5桿為二力桿，故受力相反。</p><p>　　有F54= F45 =8973.2N,</p><p>　　aB4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0.3182+4.112）1／2=4.12 m2/s</p><p>　　∴aS= aB4×0.5=2.06 m2/s

27、</p><p>　　FS=-m* aS=-22*2.06=45.32N</p><p>　　∵角加速度α= aτB4/L O4B=4.11÷0.58=7.086rad／s2</p><p>　　慣性力偶M=-Jα=8.5034N*m</p><p>　　由對(duì)點(diǎn)O4求矩得F 24=4866.4N</p><p&g

28、t;<b>　　故力多邊形為：</b></p><p><b>　　由力多邊形得</b></p><p>　　FO4=4031.3N</p><p><b>　　桿組Ⅲ的受力分析</b></p><p>　　F42=F24= 4866.4 N </p><

29、;p>　　(3)曲柄上所需的平衡力矩</p><p><b>　　在位置1處</b></p><p>　　由于力與桿件方向相同，所以力偶M=0</p><p><b>　　在位置7處</b></p><p>　　F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113

30、.35 N*m</p><p><b>　　三 飛輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF</p><p>　　由圖可得最大盈虧功【W(wǎng)】=3589 J</p><p>　　四 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　1求擺動(dòng)從東件凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律</p>&l

31、t;p>　　由擺桿9做等加速等減速運(yùn)動(dòng)，及角角加速度ε與角度δ的關(guān)系可得：</p><p>　　設(shè)：δ在0—35度時(shí)： ε=a;</p><p>　　δ在35—70 度時(shí)： ε=-a;</p><p>　　δ在70—80度時(shí)： ε=0</p><p>　　δ在80—115度時(shí)： ε=-a</p>

32、;<p>　　δ在115—150度時(shí)： ε=a</p><p><b>　　那么：</b></p><p>　　δ在0—35度時(shí)： dψ=aδ</p><p>　　δ在35—70 度時(shí)： dψ=70a-aδ</p><p>　　δ在70—80度時(shí)： dψ=0</p>

33、<p>　　δ在80—115度時(shí)： dψ=-aδ+80a</p><p>　　δ在115—150度時(shí)： dψ=aδ-150a</p><p>　　得：δ在0—35度時(shí)： ψ=</p><p>　　δ在35—70 度時(shí)： ψ=-+70aδ-1225a</p><p>　　δ在70—80度時(shí)：

34、ψ=1225a</p><p>　　δ在80—150度時(shí)： δ—ψ 圖像與δ在0—70度時(shí)的圖像關(guān)于δ=75對(duì)稱。</p><p>　　由以上計(jì)算可得 =1225a= a=0.0122</p><p>　　由公式得出如下數(shù)據(jù)關(guān)系</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)畫出從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)線圖｜</p><p><b&

35、gt;　　2求凸輪基圓半徑</b></p><p>　　通過(guò)作圖法求出基圓半徑=60mm,再做出凸輪的理論和實(shí)際廓線。</p><p><b>　　五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　Z2齒輪齒數(shù)的確定</b></p><p>　　由齒輪的傳動(dòng)情況可得：</p&

36、gt;<p>　　= 得 ==480(rad/s)</p><p>　　= 得==192(rad/s)</p><p>　　= 得 = =39</p><p>　　齒輪副-的變位系數(shù)的確定</p><p><b>　　有圖可知：</b></p><

37、p>　?。絩 sinα=mzsinα/2</p><p><b>　　=</b></p><p>　　代入不根切的幾何條件式 </p><p><b>　　≤得</b></p><p><b>　　x≥ </b></

38、p><p>　　于是得出不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)為</p><p>　　= </p><p>　　當(dāng)α=,z=13時(shí)，有 </p><p>　　=0.24, =-0.24

39、

40、 </p><p><b>　　

41、，齒輪數(shù)據(jù)的確定</b></p><p><b>　　畫出齒輪副-</b></p><p>　　由計(jì)算結(jié)果，利用CAD二次開發(fā)軟件，畫出兩個(gè)齒輪，然后組裝為齒輪嚙合圖，并作標(biāo)注。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)感想</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是

42、一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程。課程設(shè)計(jì)就是要把我們平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)用于實(shí)踐，既是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，也是讓我們更叫熟悉課堂上學(xué)到的東西。</p><p>　　牛頭刨床的課程設(shè)計(jì)幾乎包含了我們本學(xué)期所學(xué)的所有重點(diǎn)內(nèi)容的實(shí)踐知識(shí)，從速度，加速度和受力分析，到飛輪的計(jì)算，再到凸輪齒輪的設(shè)計(jì)，讓我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)平時(shí)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)有所加深。桿件的速度，加速度和受力的分析中，我深刻地體會(huì)到做學(xué)問(wèn)要一絲不茍，因?yàn)樵诒姸嗟?/p>

43、因素中，少考慮了一項(xiàng)的話，就會(huì)給整個(gè)設(shè)計(jì)帶來(lái)根本性的錯(cuò)誤。另外，作圖的準(zhǔn)確性也直接影響了結(jié)果的準(zhǔn)確性。</p><p>　　在凸輪的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)運(yùn)動(dòng)和受力要求，要能準(zhǔn)確理解其在設(shè)計(jì)過(guò)程的哪個(gè)環(huán)節(jié)代表什么意義。首先，準(zhǔn)確的計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在凸輪中要根據(jù)等加速度和等減速度的要求求出擺角和行程角的關(guān)系。這其中可以利用EXCEL軟件求出很多分點(diǎn)的數(shù)值，對(duì)后面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性有很大的幫助。在確定凸輪基圓時(shí)，我本想用解析法，

44、即把書上的基圓半徑的公式換成角度關(guān)系，但發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的替換是不正確的，我通過(guò)在網(wǎng)上搜索相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)有很多關(guān)于快速準(zhǔn)確求出凸輪基圓半徑的論文。但大多數(shù)給出的解析公式都包含凸輪中心到擺桿中心的距離這個(gè)量，而在本課程設(shè)計(jì)中，這是一個(gè)待求量，所以我選擇了作圖法。</p><p>　　在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，我先通過(guò)設(shè)計(jì)要求求出齒數(shù)和變位數(shù)，在求出一些基本量。在畫齒輪圖時(shí)，我想起在參加機(jī)械創(chuàng)新大賽時(shí)，一個(gè)學(xué)長(zhǎng)做過(guò)在PROE中的齒輪二次

45、開發(fā)函數(shù)，于是經(jīng)過(guò)搜索，我發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)安裝二次開發(fā)的CAXA可以由齒數(shù)，模數(shù)和變位數(shù)直接畫出齒輪圖，而且和我計(jì)算的基本量的尺寸一樣。于是我將圖導(dǎo)入CAD再進(jìn)行組合布圖，就很方便的得出了齒輪的嚙合圖。其實(shí)在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)中，主要精力在產(chǎn)品的構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，至于出圖，應(yīng)該是個(gè)體力活，因此，多掌握一些畫圖軟件和畫圖技巧可以大大減少工作量。</p><p>　　另外，真正的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，團(tuán)隊(duì)的協(xié)作也很有必要，