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  1 机械原理课程设计任务书 设计题目牛头刨床机构分析及设计 机构位置编号 1 7 方案号 方案 Ⅱ 班 级 25040801 姓 名 程良 学 号 13 2011 年 1 月 13 日 1 设计题目牛头刨床的设计 一 机构简价与设计数据 1.机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图 1。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 2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,称空回行程,此时要求速度较高,以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次,利用空回行程的时间,凸轮 8 通过四杆机构 1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。刨头在工作行程中,受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段约 空刀距离,见图 4b),而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中,受力变化是很大的,这就影响了主轴的匀速运 转,故需安装飞轮来减小主轴的速度波动,以提高切削质量和减少电动机容量。 图 1 牛头刨床机构简图及阻力曲线 设 计 数 据 导杆机械的运动分析 导杆机构的动态静力分析 n2 4 S4 r/ 60 380 110 540 240 50 200 700 7000 80 64 350 90 580 200 50 220 800 9000 80 72 430 110 810 180 40 220 620 8000 100 轮转动惯量的确定 凸轮机构的设计 齿轮机构的设计 δ z1 α ] δ 0 δ 01 δ 0’ α r/ Ⅰ 440 10 20 40 5 125 40 75 10 75 100 300 6 0 Ⅱ 440 13 16 40 5 135 38 70 10 70 100 300 6 4 20 Ⅲ 440 15 19 50 5 130 42 75 10 65 100 300 6 0 二、设计内容 1.导杆机构的运动分析 已知 曲柄每分钟转数2n,各构件尺寸及重心位置,且刨头导路 位于导杆端点 B 所作圆弧高的平分线 作机构的运动简图。 2 并作机构两个位置的速度、加 速度多边形以及刨头的运动线图。 以上内容与后面动态静力分析一起画在 1 号图纸上(参考图例 1)。 曲柄位置图的作法为(见图 2),取 1 和 8 为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置, 1 和 7 为切削起点和终点所对应的曲柄位置,其余 2、 3 12 等,是由位置 1 起,顺2方向将曲柄圆周作 12等分的位置。 2.导杆机构的动态静力分析 已知 各构件的重量 G(曲柄 2、滑块 3 和连杆 5 的重量都可忽略不计),导杆 4 绕重心的转动惯量4 的变化规律(图 1, b )。 要求 按表 2 所分配的第二行的一个位置,求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上(参考图例 1)。 设 计 内 容 符 号 单 位 方 案 设 计 内 容 符 号 单 位 方 案 3 表 2 机构位置分配表 学生编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 位置编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 7 8′ 6 8′ 1 2 11 3 1′ 1′ 7′ 4 7′ 8 9 学生编号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 位置编号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 10 12 1 12 5 2 7 3 8 6 4 5 9 10 11 3.飞轮设计 已知 机器运转的速度不均匀系数  ,由动态静力分析所得的平衡力矩有定传动比的各构件的转动惯量 J,电动机、曲柄的转速0n、2见表 4驱动力矩为常数。 要求 用惯性力法确定安装在轴2上内容作在 2 号图纸上(参考图例 2)。 4.凸轮机构设计 已知 摆杆 9 为等加速等减速运动规律,其推程运动角δ 0,远休止角δ 01,回程运 动角δ 0’ (见图 3),摆杆长度大摆角许用压力角  (参见表 1);凸轮与曲柄共轴。 要求 确定凸轮机构的基本尺寸,选取滚子半径,画出凸轮实际廓线 号图纸上(参考图例 5)。 图 2 曲柄位置图 图 3 摆杆加速度线.齿轮 机构 的设计 已知 动机、曲柄的转速0n、2n,皮带轮直径0d、0d,某些齿轮的齿数 z ,模数 m ,分度圆压力角  (参见表 1);齿轮为正常齿制,工作情况为开式传动。 要求 算齿轮2择齿轮副21 的变位系数,计算该对 齿轮传动的各部分尺寸,以2 号图纸绘制齿轮传动的啮合图(参考图例 3)。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目录 一 导杆机构的运动分析  机构的运动简图  机构在位置 1 的速度及加速度分析  机构在位置 7 的速度及加速度分析  刨头的运动线图 二 导杆机构的动态静力分析  在位置 1 7 处各运动副反作用力  在位置 1 7 处曲柄上所需的平衡力矩 三 飞轮设计  安装在轴 的飞轮转动惯量 确定 四 凸轮机构设 计  凸轮基本尺寸的确定  凸轮实际廓线的画出 五 齿轮机构的设计  齿轮副 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396  齿轮传动的啮合图的绘制 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 一 导杆机构的运动分析 ( 1) 机构的运动简图 ( 2)机构在位置 1 的速度及加速度分析 I. 速度分析 A 点的速度分析图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 有 ω22πn/602π 64÷ 60= s ω2= m/s 由图可知 0, m/s 由于 V V l l 所以 V 0 有 分析可知 0, 0 速 度 分 析有 a n a n 4 a 其中 a n 0 ( 90*10 s a ω4 *ω4* 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 由图分析 a τ a n s 所以 s 所以 m2/s a n B a n 速度分析可知 所以 图分析 m2/s s ( 3)机构在位置 7 的速度及加速度分析 I. 速 度 分 析机构在位置 7 的速度多边形 有 ω22πn/60s ω2m/s 由图可知 s , s 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 可得 有 所以 s. 又有 由图分析 s, s 加 速 度 分 析有 a n 4 a 其中 a n m2/s ( 90*10 s 0 ω4 *ω4* s 由图分析 4s s a n B a n 中 所以 s 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 所以 m2/s s 由图分析 s s ( 4)刨头的运动线图 二 导杆机构的动态静力分析 ( 1) 在位置 4 处各运动副反作用力已知 00 N G6/g * 由力的封闭图形知 324 N 583N 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 杆为二力杆 有 583N 9583 N 所以 m/s 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 G4/g * - M - 4 - 2.*m 将 M , 距 h . h M 且 - 23N。 由∑ 0 h - 其中 别表示 对应力的作用线 N。 由力的封闭图形知 2580 N ( 2) 在位置 4 处曲柄上所需的平衡力矩 2580 N * 15 N*m 三 飞轮设计 ( 1) 安装在轴 的飞轮转动惯量 确定 用惯性力法确定 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 四 凸轮机构设计 ( 1)凸轮基本尺寸的确定 ( 2)凸轮实际廓线的画出 五 齿轮机构的设计 ( 1) 齿轮副 齿轮 2 的齿数 定 i o'' 240* 16* 13/ 9 取 .5 717717算两齿轮的几何尺寸 小齿轮 d1m* * 1378mm *m( 1*69mm c**m( 1*6*82*996 h 89 d1*8* s1m* 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 ( 2)齿轮传动的啮合图的绘制 目录 一 导杆机构的运动分析  机构的运动简图  机构在位置 1 的速度及加速度分析  机构在位置 7 的速度及加速度分析  刨头的运动线图 二 导杆机构的动态静力分析  在位置 1 7 处各运动副反作用力  在位置 1 7 处曲柄上所需的平衡力矩 三 飞轮设计  安装在轴 的飞轮转动惯量 确定 四 凸轮机构设 计  凸轮基本尺寸的确定  凸轮实际廓线的画出 五 齿轮机构的设计  齿轮副  齿 轮 传 动 的 啮 合 图 的 绘 制 一 导杆机构的运动分析 ( 1) 机构的运动简图 ( 2) 机构在位置 1 的速度及加速度分析 I. 速度分析 A 点的速度分析图 有 ω22πn/602π 64÷ 60= s ω2= m/s 由图可知 0, m/s 由于 V V l l 所以 V 0 有 分析可知 0, 0 速度分析 有 a n a n 4 a 其中 a n 0 ( 90*10 s a ω4 *ω4* 4 由图分析 a τ a n s 所以 s 所以 m2/s a n B a n 速度分析可知 所以 由图分析 m2/s s ( 3) 机构在位置 7 的速度及加速度分析 机构在位置 7 的速度多边形 有 ω22πn/60s ω2m/s 由图可知 s , s 可得 有 所以 s. 又有 由图分析 s, s 有 a n 4 a 其中 a n m2/s ( 90*10 s 0 ω4 *ω4* s 由图分析 4s s a n B a n 中 所以 s 所以 m2/s s 由图分析 s s ( 4) 刨头的运动线图 由计算得 刨头 C 在各个位置对应位移 速度 加速度, 将其依次连接,构成圆滑的曲线,即得刨头 C 的运动线图。 刨头线图如下 二 导杆机构的动态静力分析 ( 1) 在位置 1 处各运动副反作用力 杆 组 Ι 受力分析 图 由于在一位置 时杆组 Ι 不受生产阻力 分析图如下 由此时 m2/s, ∴ Fsm 0 6800N 由此得 来力多边形 力多边形 如 图 由上得 组 Ⅱ 受力分析图 5 杆 为二力杆,故受力相反。 有 ( 2( 2) 1/ 2( 01/ 2m2/s ∴ m2/s m* 22* 角加速度 α 性力偶 Mm 由 对点 矩得 F 24力多边形 为 由力多边形得 组Ⅲ的受力分析 ( 2) 在位置 7 处各运动副反作用力 由于在一位置 时杆组 Ι 不受生产阻力 杆 组 Ι 受力分析 图 由此 时 s, ∴ Fsm 0 31N 00N P9000N 由此得 来力多边形 由上得 组 Ⅱ 受力分析图 5 杆 为二力杆,故受力相反。 有 ( 2( 2) 1/ 2( 1/ 2m2/s ∴ m2/s m* 22*∵ 角加速度 α 性力偶 Mm 由 对点 矩得 F 24力多边形 为 由力多边形得 组Ⅲ的受力分析 24 3曲柄上所需的平衡力矩 在位置 1 处 由于力与杆件方向相同,所以力偶 M0 在位置 7 处 力偶 M *m 三 飞轮设计 安装在轴 的飞轮转动惯量 7 8 9 10 11 12 1 0 75 0 四 凸轮机构设计 ( 1) 凸轮基本尺寸的确定 ( 2) 凸轮实际廓线的画出 五 齿轮机构的设计 ( 1) 齿轮副 齿轮 2 的齿数 定 i o'' 240* 16* 13/ 2 3 4 5 6 0 300 480 525 得 9 取 .5 717717算两齿轮的几何尺寸 小齿轮 d1m* * 1378mm *m( 1*69mm c**m( 1*6*82*996 h 89 d1*8* s1m* ( 2) 齿轮传动的啮合图的绘制 1 机械原理 课程设计说明书 设计题目牛头刨床的设计 机构位置编号 1, 7 方案号 Ⅱ 班 级 25040801 姓 名程良 学 号 13 2011 年 1 月 13 日 2 目录 一 导杆机构的运动分析  机构的运动简图  机构在位置 1 的速度及加速度分析  机构在位置 7 的速度及加速度分析  刨头的运动线图 二 导杆机构的动态静力分析  在位置 1 7 处各运动副反作用力  在位置 1 7 处曲柄上所需的平衡力矩 三 飞轮设计  安装在轴 的飞轮转动惯量 确定 四 凸轮机构设计  凸轮基本尺寸的确定  凸轮实际廓线的画出 五 齿轮机构的设计  齿轮副  齿 轮 传 动 的 啮 合 图 的 绘 制 一 导杆机构的运动分析 ( 1) 机构的运动简图 3 ( 2) 机构在位置 1 的速度及加速度分析 I. 速度分析 4 A 点的速度分析图 有 ω22πn/602π 64÷ 60= s ω2= m/s 由图可知 0, m/s 由于 V V l l 所以 V 0 有 分析可知 0, 0 速度分析 有 a n a n 4 a 其中 a n 0 5 ( 90*10 s a ω4 *ω4* 4 由图分析 a τ a n s 所以 s 所以 m2/s a n B a n 速度分析可知 所以 图分析 m2/s s ( 3) 机构在位置 7 的速度及加速度分析 6 机构在位置 7 的速度多边形 有 ω22πn/60s ω2m/s 由图可知 s , s 可得 有 所以 s. 又有 由图分析 s, s 7 有 a n 4 a 其中 a n m2/s ( 90*10 s 0 ω4 *ω4* s 由图分析 4s s a n B a n 中 所以 s 所以 m2/s s 8 由图分析 s s ( 4) 刨头的运动线图 由计算得 刨头 C 在各个位置对应位移 速度 加速度, 将其依次连接,构成圆滑的曲线,即得刨头 C 的运动线 二 导杆机构的动态静力分析 ( 1) 在位置 1 处各运动副反作用力 杆 组 Ι 受力分析 图 由于在一位置 时杆组 Ι 不受生产阻力 分析图如下 由此时 m2/s, ∴ Fsm 0 6800N 由此得 来力多边形 力多边形 如 图 11 由上得 组 Ⅱ 受力分析图 5 杆 为二力杆,故受力相反。 12 有 ( 2( 2) 1/ 2( 01/ 2m2/s ∴ m2/s m* 22* 角加速度 α 性力偶 Mm 由 对点 24力多边形 为 由力多边形得 组Ⅲ的受力分析 13 ( 2) 在位置 7 处各运动副反作用力 由于在一位置 时杆组 Ι 不受生产阻力 杆 组 Ι 受力分析 图 由此 时 s, ∴ Fsm 0 31N 00N P9000N 由此得 来力多边形 14 由上得 组 Ⅱ 受力分析图 5 杆 为二力杆,故受力相反。 有 ( 2( 2) 1/ 2( 1/ 2m2/s ∴ m2/s m* 22*15 ∵ 角加速度 α 性力偶 Mm 由 对点 24力多边形 为 由力多边形得 组Ⅲ的受力分析 16 24 3曲柄上所需的平衡力矩 在位置 1 处 由于力与杆件方向相同,所以力偶 M0 在位置 7 处 力偶 M *m 三 飞轮设计 安装在轴 的飞轮转动惯量 17 位置 1 2 3 4 5 6 平衡力矩 0 300 480 525 8 9 10 11 12 1 0 75 0 由图可得最大盈亏功【 W】 3589 J