機械原理課程設計--牛頭刨床設計

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設計題目：牛頭刨床設計 </p><p>　　學校： xxx </p><p>　　院（系）： 機械工程學院 </p><p>

2、　　班級： xxx </p><p>　　姓名： xxx </p><p>　　學號： xxx </p><p>　　指導教師： xxx </p><p>　　時間：2月25日至3月8日 共兩周</p><p><b>　

3、　2013年3月7日</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　通過老師對牛頭刨床的講解，對牛頭刨床各個構建的功能有了新一步的認識；目的是繪制出機械運動簡圖，選取方案二，通過數(shù)據(jù)繪制出第12和6’點位置機構運動簡圖，使得整個運動得以更客觀的呈現(xiàn)在我們面前，對以后的設計有一個更好的概念；繪制運動線圖，使得運動的數(shù)據(jù)更直觀的表現(xiàn)出來

4、，對整個運動周期的變化有更好的了解；對第12、6’點的速度、加速度分析，并且列出方程和畫出速度多邊形、加速度多邊形，進而得出所要機構的運動隨時間的變化；對12，6’兩個位置的受力分析、畫出力多邊形，算出力矩（），然后全班匯總；通過所給數(shù)據(jù)設計出凸輪，并且畫出凸輪輪廓線；最后是飛輪轉動慣量的計算。</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　

5、　一、 設計（計算）說明書…………………………………………3</p><p>　　1.畫機構的運動簡圖 …………………………………………… 4</p><p>　　2.繪畫機構運動線圖………………………………………………4 </p><p>　　3.機構運動分析……………………………………………………4</p><p>　　(1)對位置1

6、2點進行速度分析和加速度分析…………………4</p><p>　　(2)對位置6’點進行速度分析和加速度分析…………………5</p><p>　　4.機構運動靜力分析………………………………………………7</p><p>　　(1)對位置12點進行運動靜力分析……………………………7</p><p>　　(2)對位置6’點進行運動靜力分析……

7、………………………8</p><p>　　5. 畫平衡力矩圖（Me-ψ），力矩作功圖(Ae-ψ），盈虧功圖（△Ae- ψ)(此項畫在一張A2號圖紙上）</p><p>　　二、擺動滾子從動件盤形凸輪機構的設計……………………………9</p><p>　　1.已知條件、要求及設計數(shù)據(jù)………………………………………9</p><p&g

8、t;　　2.設計過程……………………………………………………………9</p><p>　　三、心得體會…………………………………………………………11</p><p>　　四、參考文獻……………………………………………………………11</p><p>　　一、設計說明書(詳情見牛頭刨床A1號圖紙)</p><p>　　1．畫機構的運動簡圖&l

9、t;/p><p>　　1、以O4為原點定出坐標系，根據(jù)尺寸分別定出O2點，B點，C點。確定機構運動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為：取6’和20’為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，7’和18’為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余1、2、3…24等，是由位置1起，順ω1方向將曲柄圓作24等分的位置（具體圖像見任務書或牛頭刨床A1號圖紙）。</p><p>　　2.繪畫機構運動線圖<

10、;/p><p>　　分別為S6-t(s),V6-t(s),a6-(s),三個圖，其中根據(jù)圖上上比例μs=0.002m/mm,ut=0.00416s/mm ,ks=20mm ,kv=20mm而由公式V=ds/dt ,S=μs*y ,t=μt*x ,結合三者可得V=μs*tan＆/μt=μs*(ks*tan＆)/(ks*μt)綜上得μv=μs/(ks*μt)=0.024m/mm.s,同理μa=μv/(kv*μt)=0.

11、29m/mm.s2.（具體的圖形見牛頭刨床A1號圖紙。</p><p><b>　　3.機構運動分析</b></p><p>　?。?）曲柄位置“12”和“6’”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取曲柄位置“12”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W1lO2A，方

12、向垂直于O2 A線，指向與ω1一致。</p><p>　　W1=2πn1/60 rad/s=6.28rad/s</p><p>　　υA3=υA2=ω1·lO2A=0.6908m/s（⊥O2A）</p><p>　　取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=　υA2+　　υA4A2</

13、p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　字母 PA4 PA2 A2A4</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm ,作速度多邊形（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置速度分析）&l

14、t;/p><p>　　取6構件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　υC　=　　　υB　+　　　υCB</p><p>　　大小 ? 　　√ 　　?</p><p>　　方向 ∥XX(向右) ⊥O4B 　⊥BC</p><p>　　P線段 PC

15、 PB BC</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置速度分析）</p><p>　　Pb=P a4·O4B/ O4A=106mm→vb=1.06m/s</p><p>　　則由圖知， υC= 1.08m/s </p>

16、;<p><b>　　加速度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“12”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，故=,其大小等于ω12lO2A,方向由A指向O2。</p><p>　　W1=6.28rad/s, ==ω12·lO2A=4.3 m/s2</p><p>　　取3、4構件重合點A為研究對象

17、，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4 = + 　aA4τ=　 aA2n + 　aA4A2K + aA4A2r</p><p>　　大小: ? ω42lO4A 　? 　√ 　2ω4υA4 A2 ?</p><p>　　方向： ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4

18、B（沿導路）</p><p>　　P’線段 PA4’’ A4’’A4’ PA2 A2A4 A4A4’</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm, ω4=vA4/lO4A=2.75rad/s</p><p>　　a A4n =ω42lO4A=1.84

19、m/s2 aA4A2K=2ω4υA4 A2=0.88m/s2</p><p>　　作加速度多邊形（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置加速度分析）</p><p>　　則由圖知, 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac= 　aB+ 　acBn+ 　a cBτ</p><p>　　大小 ? √

20、√ ?</p><p>　　方向 ∥導軌 √ C→B ⊥BC</p><p>　　P’線段 P’C P’B BB’ B’C </p><p>　　由其加速度多邊形（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置加速度分析）</p><p><b>　　,有</b></p><p>　

21、　ac = 0.4m/s2</p><p>　?。?）曲柄位置“6’點”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“6’”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“12”。取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=　υA2+　　υA4A2</p><p>　　大小 ? √ ?</

22、p><p>　　方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　P線段 PA4 PA2 A2A4</p><p>　　取速度極點P’，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的6’點位置速度分析）</p><p>　　Pb=P a4·O4B/ O4A=0

23、mm→vb=0m/s</p><p>　　則由圖，取6構件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC = 　υB+　　υCB</p><p>　　大小 ? √ 　?</p><p>　　方向∥導軌(向右) ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　P線段 PC

24、 PB BC</p><p>　　其速度多邊形如圖1-4所示，有</p><p>　　υC=PC·μv=0m/s</p><p>　　取曲柄位置“6’”進行加速度分析,取曲柄構件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA4= 　a A4n + a A4τ=　　　 a A2

25、n + a A4A2k + a A4A2γ</p><p>　　大小 ? 　ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A2 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導路）</p><p>　　P線段 P’A4’ A4’A

26、4γ P’A2 A2A4 A4A4γ</p><p>　　取加速度極點為p’,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的6’點位置加速度分析）</p><p>　　則由圖得 =ω42lO4A=0m/s2 </p><p>　　aA4A2K=2ω4υA4 A2=0 m/s2</p>

27、<p>　　aA2n=4.34 m/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B = a A4 ×lO4B/lO4A=9.5m/s2 </p><p>　　取6構件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC = 　aB+ 　aCBn+

28、 　aCBτ</p><p>　　大小 ? 　√ 　√ 　?</p><p>　　方向 ∥導軌 　√ C→B 　　⊥BC</p><p>　　P’線段 P’C P’B BB’ B’C</p><p>　　其加速度多邊形如圖（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的6’點位置加速度分析）</p>

29、<p><b>　　有</b></p><p>　　aC = pC·μa =5.95m/s2</p><p>　　4.機構運動靜力分析</p><p>　　(1)取“12”點為研究對象，分離5、6構件進行運動靜力分析，作5-6桿組示力圖（具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置運動靜力分析中的5-6桿組力學模型示力圖及機構

30、力多邊形圖）µN=100N/mm已知G6=700N，又ac=0.4m/s2,可以計算Ｐi6=（G6/g）×ac =28.57N 又ΣF=Fr+G6+Pi6+N45+N16=0，作為多邊形（具體圖形見A1號圖紙的12點位置運動靜力分析中的5-6桿組力學模型示力圖及機構力多邊形圖）</p><p>　　由圖力多邊形可得： N45=7300N </p><p>　　分離

31、3-4桿組構件進行運動靜力分析，</p><p>　　由MO4(F)=0即N45*h45-Pi4*hi4-N23*H23+G4*hG- Mi4=0</p><p>　　hi4=Mi4/Pi4 Mi4=Js4*＆=Ji4* a A4τ/lO4A</p><p>　　Ｐi4=（G4/g）×a4 =1.122N</p><p>　　

32、代入數(shù)據(jù)， 得N23=8084.44N </p><p>　　具體受力分析圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置運動靜力分析中的3-4桿</p><p>　　對曲柄2進行運動靜力分析，則Mb14=N32*h=856.95N/m</p><p>　　具體受力分析圖形見牛頭刨床A1號圖紙的12點位置運動靜力分析中的1-2桿</p><p>　

33、　(2)再取6’點為研究對象，同理分別分離5-6,3-4,1-2桿組，分別作出力學模型示力圖及機構力多邊形圖(具體圖形見牛頭刨床A1號圖紙的6’點位置運動靜力分析中各桿組力學模型示力圖及機構力多邊形圖)其中µN=14N/mm</p><p>　　最后可得N23=1792.16N</p><p>　　Mb20=N32*h=0 N·m。</p><p&g

34、t;　　5. 畫平衡力矩圖（Me-ψ），力矩作功圖(Ae-ψ），盈虧功圖（△Ae-ψ)(此項畫在一張A2號圖紙上）</p><p>　　二、擺動滾子從動件盤形凸輪機構的設計（詳情見牛頭刨床A2圖紙）</p><p>　　1.已知條件、要求及設計數(shù)據(jù)</p><p>　　1、已知：擺桿９為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角Φ，遠休止角Φs，回程運動角Φ'，如圖

35、8所示，擺桿長度lO9D，最大擺角ψmax，許用壓力角〔α〕；凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　2、要求：確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑ｒT，畫出凸輪實際廓線。</p><p>　　3、設計數(shù)據(jù)：設計過程選取比例尺，作圖μl=1mm/mm。</p><p>　?。?）.選定凸輪轉動中心O2，選擇圖示比例后根據(jù)A2圖紙上圖解法確定的基圓半徑r02=41mm做

36、基圓。</p><p>　　（2）.以O2為圓心，中心距d為半徑作從動件回轉中心的軌跡圓（運用反轉法后從動件的轉動中心O9將繞點O¬2反轉）在回程過程中（由ψ－Φ曲線得）ψ（ °） Φ（ °）</p><p>　?。?）.在軌跡圓上逆時針方向依次標出推程運動角，遠休止角，回程運動角及近休止角。其中推程角和回程角均按每份12.5度等

37、分。</p><p>　　（4）.以起點A和各等分點A1,A2 ,A3…...為圓心，lO9D為半徑，做圓弧，分別與基圓交一點B1B2B3……..</p><p>　?。?）分別以A1B1,A2B2 ,A3B3……為基準量取角度位移，使∠B1A1A1` ∠B2A2A2`  ∠ B3A3A3`……分別與其對應的擺角相等。得到A1`A

38、2`A3`…</p><p>　?。?）.光滑連接A,A1` ,A2` .A3`….即得所求凸輪輪廓曲線。（具體圖形見相對應的牛頭刨床A2圖紙）</p><p>　　JF=169.68kg·m2</p><p><b>　　三、心得體會</b></p><p>　　為期兩周的課程設計結束了，

39、在這次實踐的過程中學我到了一些除技能以外的其他東西，深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的看法與感悟。通過這次課程設計我發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處。雖然感覺理論上已經掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學習的興趣。我想這將對我以后的學習產生積極地影響。通過這次設計，我懂得了學習的重要性。了解到理論知識與實踐相結合的重要意義，學會了

40、堅持、耐心和努力。</p><p>　　最后，感謝學校給了我們這次動手實踐的機會，讓我們學生有了一個共同學習，增長見識，開拓視野的機會。更加感謝xxx老師、xxx老師對我們無私的指導和感謝**同學、xxx同學對我的幫助，我會以這次課程設計作為對自己的激勵，繼續(xù)努力學習，為能力的不斷提高而奮斗。</p><p><b>　　四、參考文獻</b></p>&

41、lt;p>　　1、高中庸，孫學強，汪建曉/機械原理----第一版</p><p>　　2、理論力學Ⅰ/哈爾濱工業(yè)大學理論力學研究室編——六版</p><p>　　3、羅洪田/機械原理課程設計指導書</p><p>　　4. 吳宗澤，羅圣國/機械設計課程設計手冊---第三版</p><p><b>　　六、附件</b>