機(jī)械原理設(shè)計(jì)說明書---牛頭刨床機(jī)構(gòu)分析

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　課程名稱 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) </p><p><b>　　指導(dǎo)老師</b></p><p><b>　　班 級(jí)</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)</b></p><

2、;p><b>　　姓 名</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 牛頭刨床機(jī)構(gòu)分析 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)條件及要求：</b></p><p><b>　　1．原始參數(shù)：</b></p>&

3、lt;p><b>　　2．設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　(1) 根據(jù)給定的工作原理和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按照指定位置畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說明書中。</p><p>　　(2) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。用圖解法求出指定位置處刨頭6的位移、速度、加速度及導(dǎo)桿4的角速度和角加速度，計(jì)算過程詳細(xì)寫在說明書中。<

4、;/p><p>　　(3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。用圖解法求出自己作業(yè)要求位置處的平衡力矩和功率。</p><p>　　(4) 編寫設(shè)計(jì)說明書一份。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。</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：自2011年6月20日至2011年6月25日</p><p>　　設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師（簽字）：

5、 </p><p>　　教研室主任 （簽字）： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、概述1</b></p&

6、gt;<p>　　1.1課程設(shè)計(jì)目的1</p><p><b>　　1.2工作原理2</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)要求3</b></p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4</b></p><p><b>　　1.5設(shè)計(jì)要求

7、4</b></p><p>　　二、機(jī)構(gòu)尺寸大小設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1機(jī)構(gòu)的自由度6</p><p>　　2.2確定機(jī)構(gòu)的極位夾角6</p><p>　　2.3計(jì)算出連桿、導(dǎo)桿、曲柄的長度大小6</p><p>　　2.4設(shè)計(jì)滑塊6的軌跡高度7</p><p>

8、<b>　　2.6設(shè)計(jì)結(jié)果7</b></p><p>　　三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析8</p><p><b>　　3.1速度分析8</b></p><p>　　3.2加速度分析10</p><p>　　3.3桿組拆分、受力分析12</p><p>　　1.動(dòng)態(tài)靜力分析

9、13</p><p>　　2.取構(gòu)件3、4基本桿組為示力體14</p><p>　　3.取桿件2為示力體16</p><p>　　四、心得與體會(huì)17</p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1.1課程設(shè)計(jì)目的</b></p>

10、;<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類學(xué)生第一次全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。起目的在于進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決有關(guān)課程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和設(shè)計(jì)有一個(gè)比較完整的概念，具備計(jì)算，和使用科技資料的能力。</p><p><b>　　1.2工作原理</b></p>

11、<p>　　牛頭刨床是一種靠刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)及工作臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)來完成工件的平面切削加工的機(jī)床。圖1為其參考示意圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置（皮帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)）完成刨刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和間歇移動(dòng)。刨床工作時(shí)，刨頭6由曲柄2帶動(dòng)右行，刨刀進(jìn)行切削，稱為工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刨刀左行時(shí)，即為空回行程，此行程無工作阻力。在刨刀空回行程時(shí)，凸輪8通過四桿

12、機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)連同工件在垂直紙面方向上做一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。</p><p>　?。╝）機(jī)械系統(tǒng)示意圖 </p><p>　?。╞） 刨頭阻力曲線圖</p><p>　?。╟） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　圖1 牛頭刨床</b></p><

13、p><b>　　1.3設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃E點(diǎn)與鉸鏈點(diǎn)C的垂直距離為50mm，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄2轉(zhuǎn)速偏差為±5％。要求導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)為最小值。執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按0.95計(jì)算，系統(tǒng)有過載保護(hù)。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1

14、.4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1.5設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　作原理和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按照指定位置畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（A2）。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說明書中。</p><p>　　2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（A3）。用圖解法求出指定位置處刨頭6的位移、速度、加速度及導(dǎo)桿4的

15、角速度和角加速度，計(jì)算過程詳細(xì)寫在說明書中。</p><p>　　3、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析（A3）。用圖解法求出自己作業(yè)要求位置的平衡力矩和功率，計(jì)算過程詳細(xì)寫在說明書中。</p><p>　　4、編寫設(shè)計(jì)說明書一份。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。</p><p>　　二、機(jī)構(gòu)尺寸大小設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2

16、.1機(jī)構(gòu)的自由度</b></p><p><b>　　曲柄為機(jī)構(gòu)原動(dòng)件。</b></p><p>　　2.2確定機(jī)構(gòu)的極位夾角</p><p>　　已知形成速比系數(shù)k=1.4，則為：</p><p>　　2.3計(jì)算出連桿、導(dǎo)桿、曲柄的長度大小</p><p>　　已知工作行程、機(jī)架、連

17、桿與導(dǎo)桿之比</p><p>　　2.4設(shè)計(jì)滑塊6的軌跡高度</p><p>　　設(shè)計(jì)滑塊6的軌跡，為使連桿5在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的最大壓力角最小，即平均壓力最小。取導(dǎo)桿4在極限位置的連線與對(duì)稱軸的交點(diǎn)E，導(dǎo)桿4與對(duì)稱軸重合是最高點(diǎn)F，則EF連線的中垂線就是最理想的軌跡（滑塊6）。</p><p>　　由題意易得，最大壓力角可能出現(xiàn)在左、右極限和B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)位置，設(shè)在

18、左右極限的壓力角為,取導(dǎo)桿4在極限位置的連線與對(duì)稱軸的交點(diǎn)E,是在軌跡下方的最大壓力角，B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)位置時(shí)的壓力角為,是在軌跡上方的最大壓力角。則EF連線的中垂線就是最理想的軌跡（滑塊6），推導(dǎo)計(jì)算公式為。</p><p>　　BC sinα +BC sinβ=EF</p><p>　　即當(dāng)兩壓力角相等時(shí)最大壓力角最小。</p><p>　　2.5.滑塊C的位移

19、 由圖上可量得S=24mm</p><p><b>　　2.6設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p>　　本人的要求角度是30°。即以左極限為基準(zhǔn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°，為曲柄的位置，根據(jù)長度大小關(guān)系依次確定的位置。以B點(diǎn)為圓心，BC的長度為圓心畫圓，交EF的中垂線有兩點(diǎn)，根據(jù)原始圖像，應(yīng)取左邊的點(diǎn)，記為C點(diǎn)。</p><p>　　

20、三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　3.1速度分析</b></p><p>　　由運(yùn)動(dòng)已知的曲柄A點(diǎn)開始，列兩構(gòu)建重合點(diǎn)間速度矢量方程，求構(gòu)件4上A點(diǎn)的速度，因?yàn)?lt;/p><p>　　ω2=2πn2/60 rad/s=5.13rad/s</p><p>　　故對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行速度分析可得：</p>

21、<p>　　υA4= υA3+ υA4A3</p><p>　　大小 ? 0.63 ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取極點(diǎn)p，按比例尺μv=0.002(m/s)/mm ,作速度多邊形如下圖并求構(gòu)件4的角速度和構(gòu)件4上B點(diǎn)速度以及構(gòu)件4與構(gòu)件3上重合點(diǎn)的相對(duì)速度。由此可知各點(diǎn)

22、的速度</p><p><b>　　0.21m/s</b></p><p><b>　　(順時(shí)針)</b></p><p><b>　　0.31m/s</b></p><p>　　對(duì)構(gòu)件5上B、C點(diǎn)，列同一構(gòu)件兩點(diǎn)間的速度矢量方程：</p><p>　　

23、大?。?？ 0.43 ？</p><p>　　方向：∥xx √ ⊥BC</p><p><b>　　則有速度圖像可知：</b></p><p>　　同理可知：0.05m/s</p><p>　　0.05/0.30rad/s=0.29rad/s</p><p>&

24、lt;b>　　圖（1）</b></p><p><b>　　3.2加速度分析</b></p><p>　　由于曲柄作勻速運(yùn)動(dòng)，故可知曲柄上A點(diǎn)的加速度的大小和方向，且構(gòu)件2和3上的A點(diǎn)共速，由已知條件分析可得：</p><p><b>　　=2.4m/s；</b></p><p>

25、　　A4A3k=2ω3υA4A3=2×0.54×0.40=0.432</p><p>　　aA4n=ω42×lO4A=0.542×0.003×129=0.11</p><p>　　0.292×0.174=0.015</p><p>　　對(duì)A點(diǎn)由加速度關(guān)系式可知：</p><p>　　

26、大?。?？ √ ？ √ √ ？</p><p>　　方向： ？ ∥ ⊥ ∥ ⊥ ∥</p><p>　　取極點(diǎn) π,按比例尺=0.02/mm加速度圖，如圖，用影像法求的構(gòu)件4上B點(diǎn)和質(zhì)心S4點(diǎn)加速度和，用構(gòu)件4上A點(diǎn)的切向加速度，求構(gòu)件4的角加速度。由圖分析可得如下圖所示的加速度圖解，可知：</p><p>　　0.0

27、2×85=1.7</p><p><b>　　2.5</b></p><p><b>　　=0.5=1.25</b></p><p><b>　　=3.2（順時(shí)針）</b></p><p><b>　　對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行分析：</b></p>

28、<p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向 ∥XX √ C→B ⊥BC</p><p><b>　　由圖解法可知：</b></p><p><b>　　2.5</b></p><p>　　0

29、.36/0.174=2.0</p><p><b>　　圖（2）</b></p><p>　　3.3桿組拆分、受力分析</p><p>　　依據(jù)計(jì)算結(jié)果，計(jì)算構(gòu)件4的慣性力、構(gòu)件4的慣性力矩、構(gòu)件4的慣性力平移距離、構(gòu)件6的慣性力矩。</p><p><b>　　=25N</b></p>

30、<p>　　=3.2×1.1=3.52N</p><p><b>　　=/=140mm</b></p><p><b>　　==294N</b></p><p><b>　　1.動(dòng)態(tài)靜力分析</b></p><p>　　取構(gòu)件5、6基本桿組為示力體（如圖

31、（3）所示）</p><p>　　其中構(gòu)件5為二力桿，首先列力平衡方程：</p><p>　　大小 ： ？ √ √ √ ？</p><p>　　方向 ：⊥xx ∥xx ∥xx ⊥xx ∥BC</p><p>　　按比例尺=50N/mm作力多邊形如圖（4），如圖所示求出運(yùn)動(dòng)

32、反力和。=4850N =19×50=950N</p><p><b>　　圖（3）</b></p><p><b>　　圖（4）</b></p><p>　　2.取構(gòu)件3、4基本桿組為示力體</p><p>　　先取構(gòu)件4，已知構(gòu)件4受慣性力和慣性力矩作用，將進(jìn)行平移一段距離，將等效消

33、除。先取構(gòu)件4，對(duì)O4點(diǎn)列力矩平衡方程，求出反力：</p><p><b>　　=7122N</b></p><p>　　再對(duì)構(gòu)件4列力平衡方程受力分析如圖（5），力多邊形如圖（6），按比例尺50N/mm</p><p>　　求出機(jī)架對(duì)構(gòu)件4的反力=2000N</p><p>　　大小 √ √ √

34、 √ ？</p><p>　　方向 //BC ⊥xx √ ⊥ ?</p><p><b>　　圖（5）</b></p><p><b>　　圖（6）</b></p><p>　　3.取桿件2為示力體</p><p><b>　　受力分析如圖

35、（7）</b></p><p><b>　　=2450N</b></p><p>　　=7122×47.7/1000N.m=339.7N.m</p><p>　　=9549P／n P=×n/9549kw=1.7kw</p><p>　　額定功率為P／η=1.8kw</p>

36、;<p><b>　　圖（7）</b></p><p><b>　　四、心得與體會(huì)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)我受益匪淺。首先，通過這一次的課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)了自己獨(dú)立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。而且，這次課程設(shè)計(jì)過程中，通過和同學(xué)合作

37、，培養(yǎng)合作意識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目的。</p><p>　　其次通過這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)牛頭刨床的工作原理及內(nèi)部各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方案的確定以及對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析有了初步詳細(xì)精確的了解，這都將為我以后參加工作實(shí)踐有了很大的幫助。自己擁有了一定的信心，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。</p><p>　　同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中遇到的一系列問題，通過自身的思考，查閱資料，請(qǐng)教老師，自身得到了提高。譬如如何近似保證