機械原理課程設(shè)計---牛頭刨床設(shè)計

1、<p><b>　　機械原理課程設(shè)計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 牛頭刨床設(shè)計 </p><p>　　學(xué)校： 廣西工學(xué)院 </p><p>　　院（系）： 機械工程系 </p><p>　　2011年6月1

2、2日</p><p><b>　　目錄：</b></p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)書…………………………………………………2 </p><p>　　(1)工作原理及工藝動作過程…………………………… 2</p><p>　　(2)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求………………………………………… 3 </p><

3、;p>　　2、 設(shè)計（計算）說明書……………………………………………3</p><p>　?。?）畫機構(gòu)的運動簡圖 ………………………………………… 3</p><p>　?。?）機構(gòu)運動分析…………………………………………………6</p><p>　?、賹ξ恢?1點進行速度分析和加速度分析……………………6</p><p>　?、趯?/p>

4、位置7’點進行速度分析和加速度分析……………………8</p><p>　?。?）對位置7’點進行動態(tài)靜力分析………………………………11</p><p>　　3、擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計……………………………12</p><p>　　4、參考文獻 ………………………………………………………… 16</p><p>　　5、心得體會……

5、……………………………………………………16</p><p>　　6、附件…………………………………………………………………17</p><p><b>　　一、課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　1. 工作原理及工藝動作過程</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。刨床工作時, 如圖(1-1）

6、所示，由導(dǎo)桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機構(gòu)。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。切削阻力如圖(b）所示。</p><p>　　2．原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求</p><p>　　已知

7、 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點B所作圓弧高的平分線上。</p><p>　　要求 作機構(gòu)的運動簡圖，并作機構(gòu)兩個位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖。以上內(nèi)容與后面動態(tài)靜力分析一起畫在1號圖紙上。</p><p>　　二、設(shè)計說明書(詳情見A1圖紙)</p><p>　　1．畫機構(gòu)的運動簡圖</p>&

8、lt;p>　　1、以O(shè)4為原點定出坐標(biāo)系，根據(jù)尺寸分別定出O2點，B點，C點。確定機構(gòu)運動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為：取1和8’為工作行程起點和終點所對應(yīng)的曲柄位置，1’和7’為切削起點和終點所對應(yīng)的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，順ω2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）。</p><p>　　取第Ⅱ方案的第11位置和第7’位置（如下圖）。</p><p>

9、<b>　　２、機構(gòu)運動分析</b></p><p>　?。?）曲柄位置“11”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“11”進行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與ω2一致。</p><p>　　ω2=2πn2/60 r

10、ad/s=6.702rad/s</p><p>　　υA3=υA2=ω2·lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）</p><p>　　取構(gòu)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=　υA3+　　υA4A3</p><p>　　大小 ? √

11、 ?</p><p>　　方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺µv=0.02(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2</p><p><b>　　圖1-2</b></p><p>　　取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </

12、p><p>　　υC　=　　　υB　+　　　υCB</p><p>　　大小 ? 　　√ 　　?</p><p>　　方向 ∥XX(向右) ⊥O4B 　⊥BC</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺μv=0.02(m/s)/mm, 作速度多邊行如圖1-2。</p><p>　　Pb=P

13、 a4·O4B/ O4A=68.2 mm</p><p>　　則由圖1-2知， υC=PC·μv=0.68m/s </p><p><b>　　加速度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“11”進行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連，故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。<

14、;/p><p>　　ω2=6.702rad/s, ==ω22·lO2A=6.7022×0.09 m/s2=4.042m/s2</p><p>　　取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4 = + 　aA4τ=　 aA3n + 　aA4A3K + aA4A3v</p><

15、p>　　大小: ? ω42lO4A 　? 　√ 　2ω4υA4 A3 ?</p><p>　　方向： ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,</p><p>　　=ω42lO4A=

16、0.041 m/s2 aA4A3K=2ω4υA4 A3=0.417 m/s2</p><p>　　aA3n=4.043 m/s2</p><p>　　作加速度多邊形如圖1-3所示</p><p><b>　　圖１—3</b></p><p>　　則由圖1-3知, 取5構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得</p

17、><p>　　ac= 　aB+ 　acBn+ 　a cBτ</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向∥導(dǎo)軌 √ C→B ⊥BC</p><p>　　由其加速度多邊形如圖1─3所示,有</p><p>　　ac =p c·μa =3.925m/s2</p&g

18、t;<p>　　（2）曲柄位置“7’”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“7’”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“１１”。取構(gòu)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=　υA3+　　υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向

19、⊥O4B ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-4。</p><p><b>　　圖１—4</b></p><p>　　Pb=P a4·O4B/ O4A=39.3 mm</p><p>　　則由圖1-4知，取5構(gòu)件為研究

20、對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC5 = 　υB5+　　υC5B5</p><p>　　大小 ? √ 　?</p><p>　　方向∥導(dǎo)軌(向右) ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　其速度多邊形如圖1-4所示，有</p><p>　　υC=PC·μv=

21、3.75m/s</p><p>　　取曲柄位置“7’”進行加速度分析,分析過程同曲柄位置“3”.取曲柄構(gòu)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 A3n + a A4A3k + a A4A3γ</p><p>　　大小 ? 　ω42lO4A ?

22、 √ 2ω4υA4 A3 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖1-5</p><p><b>　　圖1-5</b></p><p>　　則由圖1─

23、5知， =ω42lO4A=0.176 m/s2 aA4A3K=2ω4υA4 A3=0.718 m/s2</p><p>　　aA3n=4.043 m/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B = a A4 ×lO4B/lO4A=4.35m/s2 </p>&l

24、t;p>　　取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC = 　aB+ 　aCBn+ 　aCBτ</p><p>　　大小 ? 　√ 　√ 　?</p><p>　　方向 ∥導(dǎo)軌 　√ C→B 　　⊥BC</p><p>　　其加速度多邊形如圖1─5所示，有</p>

25、<p>　　aC = pC·μa = 4.3m/s2</p><p>　?。?、機構(gòu)動態(tài)靜力分析</p><p>　　取“7’”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進行運動靜力分析，作,組示力體如圖1─6所示。</p><p><b>　　圖1—6</b></p><p>　　已知G6=800N，又ac= 4.

26、3m/s2,可以計算</p><p>　?。衖6=- （G6/g）×ac =-（800/9.8）×4.3=-351N</p><p>　　又ΣF=P+G6+Pi6+N45+N16=0，作為多邊行如圖1-7所示，µN=80N/mm。</p><p><b>　　圖1-7</b></p><p>

27、;　　由圖1-7力多邊形可得： N45,N16</p><p>　　分離2，3構(gòu)件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示，在圖中，由三力匯交定理得：</p><p><b>　　圖1-8</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得N23=12720N </p><p>　　作力的多邊形如圖1-9所示，µ

28、;N=80N/mm。 </p><p><b>　　圖1-9</b></p><p>　　對曲柄2進行運動靜力分析，作曲柄平衡力矩如圖1-10所示，</p><p><b>　　圖1-10</b></p><p>　　三、擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計（詳情見A3圖紙）</p>&l

29、t;p>　?。ㄒ唬┮阎獥l件、要求及設(shè)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8所示，擺桿長度lO9D，最大擺角ψmax，許用壓力角〔α〕（見下表）；凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　2、要求：確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑ｒT，畫出凸輪實際廓線。</p><p>&

30、lt;b>　　3、設(shè)計數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計過程</b></p><p>　　選取比例尺，作圖μl=1mm/mm。</p><p>　　1、取任意一點O2為圓心，以作r0=45mm基圓；</p><p>　　2、再以O(shè)2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉(zhuǎn)軸圓

31、；</p><p>　　3、在轉(zhuǎn)軸圓上O2右下方任取一點O9;</p><p>　　4、以O(shè)9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近休，這四個階段。再以11.6°對推程段等分、11.6°對回程段等分（對應(yīng)的角位移如下表所示），并用A進行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸

32、圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置</p><p>　　畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲線把各個點連接起來即可得到凸輪的外輪廓。</p><p>　　5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇</p><p>　　（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用

33、目測法估計凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為A點）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點處，如下圖9所示；過D、E兩點作直線，再過F、G兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑；此次設(shè)計中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑 。</p><p><b>　　圖9&l

34、t;/b></p><p>　?。?）凸輪滾子半徑的選擇（rT）</p><p>　　凸輪滾子半徑的確定可從兩個方向考慮：幾何因素——應(yīng)保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于 1~5mm。對于凸輪的凸曲線處，</p><p>　　對于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用考慮，因為它不會發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設(shè)計的輪廓曲線上，最小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪上的

35、凸曲線，則應(yīng)用公式：；力學(xué)因素——滾子的尺寸還受到其強度、結(jié)構(gòu)的限制，不能做的太小，通常取及。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rT=15mm。</p><p>　　得到凸輪實際廓線，如圖10所示。</p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><

36、p>　　1、機械原理/孫恒，陳作模，葛文杰主編——六版——北京2006.5</p><p>　　2、理論力學(xué)Ⅰ/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編——六版——北京2002.8</p><p>　　3、機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書/羅洪田主編——北京1986.10</p><p><b>　　五、心得體會</b></p><p&g

37、t;　　通過本次課程設(shè)計，加深了我對機械原理這門課程的理解，同時我也對機械運動學(xué)和動力學(xué)的分析與設(shè)計有了一個較完整的概念，培養(yǎng)了我的表達，歸納總結(jié)的能力。在設(shè)計過程中，我與同學(xué)們的交流協(xié)作，讓我深刻的感受到“團結(jié)就是力量”這句話的真實意義。一次實踐就有一次收獲，我很感謝學(xué)校能給我們這些機會體驗鍛煉自己，讓我們將來更有信心在社會立足。最后，衷心的感謝靳龍、羅錫榮老師在整個設(shè)計過程中的幫助與指導(dǎo)，是他們，我們才能圓滿的成功結(jié)束。</p

38、><p><b>　　六、附件</b></p><p>　　1、設(shè)計圖紙共2張（A1 A3各一張）</p><p>　　2、計算說明書電子文檔（1份）</p><p><b>　　指導(dǎo)老師簽名：</b></p><p><b>　　年 月 日</b>