机械原理课程设计(牛头刨床)_工学_高等教育_教育专区。机械原理课程设计(牛头刨床)

  机 重庆理工大学 机械原理课程设计说明书 牛头刨床设计说明书 学号: 姓名: 班级: 组别: 指导老师: 目录 一、概述……………………………………………3 1、机械原理课程设计目的………………………………3 2、机械原理课程设计任务……………………………3 3、机械原理课程设计方法………………………………3 二、牛头刨床机构简介………………………………4 三、牛头刨床导杆机构的运动分析…………………5 1、牛头刨床导杆机构设计已知条件 2、导杆机构设计要求 3、做导杆机构运动简图 4、数据分析………………………………………………6 5、拆分杆组 6、绘制刨头位移线图…………………………………………….11 四、凸轮机构设计…………………………………11 1、凸轮设计要求…………………………………………11 2、凸轮机构设计已知条件 3、绘制凸轮机构从动件位移线、绘制凸轮机构从动件速度线、绘制凸轮机构从动件加速度线图 五、齿轮机构设计…………………………………14 1、齿轮设计要求 2、齿轮机构设计已知条件 3、齿轮机构的运动示意图 4、齿轮计算 5、绘制啮合图 六、方案分析及其评价....................18 七、设计自我评述与体会…………………………………18 八、设计参考文献……………………...................20 一、概述 1.机械原理课程设计目的 机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技 术基础课程,它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。机 械原理课程设计目的在于巩固和加深所学的理论知识, 培养学生独立 解决有关本课程实际问题的能力,使学生对于常用机构(连杆机构、 凸轮机构和齿轮机构)设计和运动分析有比较完整的认识, 。以及熟 悉机械系统设计的步骤及方法,其中包括选型、运动方案的确定、运 动学和动力学的分析和整体设计等, 进一步提高设计计算和解决工程 技术问题的能力 2、机械原理课程设计任务 机械原理课程设计任务是对主体机构进行设计和运动分析, 并根据给 定机器的工作要求,在此基础上绘制凸轮、齿轮;或对各机构进行运 动分析。要求学生根据设计任务在规定时间内完成 1# 设计图一张, 3# 设计图两张,设计说明书一份(20 页左右) 。 3.机械原理课程设计方法 机械原理课程设计方法大致可以分为图解法和解析法。 图解法几何概 念较清晰直观;解析法精度较高,本设计主要用图解法进行设计 二、牛头刨床机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图一,电动机经皮带和 齿轮传动,带动曲柄 2 和固接在其上的凸轮 8。刨床工作时,由导杆 机构 2-3-4-5-6 带动滑枕 6 和刨刀 7 作往复运动。要求工作行程时, 滑枕 6 应速度较低,且近似等速移动,而空回行程时,滑枕具有较高 速度,实现快速返回。另外,齿轮等速转动时,通过四杆机构带动棘 轮 G 转动。棘轮与丝杆相连,实现自动进刀。刨床机构在一个工作 循环内,主轴速度波动很大,为此,常采用飞轮调整速度波动。 三、牛头刨床导杆机构的运动分析 1、必威体育官网,牛头刨床导杆机构设计已知条件 n2 符号 7 r/mm 100 1.6 K H mm 570 Lo2o4 mm 550 0.36 LBC/LO4B 2、导杆机构设计要求 导杆机构设计应根据连杆 5 传力给滑枕的最有利条件确定摆动导杆长 度和滑枕导路 X—X 的位置,即曲柄和摆杆转动副连线应垂直于导路 X—X,且 X—X 应位于摆杆端点所画圆弧高的平分线上。作机构运动 位置图。 以滑枕 6 的左极限位置时曲柄的位置作为起始点 1, 每隔 30° 取一个位置,共 12 个位置。每个小组的每一个人分配一个位置(特殊 位置除外)作运动分析,绘速度多边形和加速度多边形。 3、做导杆机构运动简图 以刨头左极限点为基点,收集 12 个位置测量出的位移,绘出刨头位移 线图。分析连杆机构的结构组成(拆分杆组) ,并说明该机构的级别。 4.数据分析 (1)基本尺寸 n (r/min) 2 K 1.6 H(mm) 570 L O2O4 (mm) L L BC O4B 100 则极位夹角 ?? 550 0.36 180 (K ? 1) 0 ? 41.50 K ?1 确定各杆件的长度: r O2A ? LO 2O 4 * sin ? ? 2 ? 194.9mm L L O4B 1 ? H / sin ? 804.4mm 2 2 BC ? 0.36 LO 4 B ? 289.6mm n? =10.47rad/s 30 ?? (2)速度分析: 选取位置 3 ,必威体育官网速度比例尺μ= 作图 V A3 ? ? L? ? V ?V 1 A3 O2A3 ? 2.04m/s ?V ? A3’ A3A3’ 大小: 2.04 ? ? 方向:⊥O2A ⊥O4B ∥O4B VA2=2.04*sin = W2= VB= VC=VB+VCB 大小: ? 0.534 ? 方向:水平 ⊥O4B ⊥CB 量得 VC=0.45m/s (3)加速度分析: 选取加速度比例尺μ=0.01m∕ s2 ∕mm A 点:aAn=aA4n+aA4t+aAA4 k+ar 方向://O2A //O4A ⊥O4A ⊥O4A 大小:√ √ ? √ ? //O4A aAA4 k=2w2*VA1A2 =2*0.65rad/s*1.65m/s2 =2.145m/s2 aAn=w*w*Lo2a =8.37*8.37*197.8mm =13.857m/s2 aA4n=w2*w2*Lo2a =0.65*0.65*197.8mm =0.084m/s2 取 u=0.01m/s2/mm 作图量得 aA4t=15.4m/s2 O4B 的角加速度为@=aA4t/Lo2A=7.786rad/s C 点:aC=aBt+aBn+aCB 方向:水平 //O4B 大小: ? aBn=w2*Lo4B =0.65rad/s*821.6mm √ ⊥O4B √ ⊥BC ? =0.534m/s2 aBt=@*Lo4B =6.39m/s2 取 u=0.1m/s2/mm 量得 ac=0.7m/s2 5.拆分杆组 该六杆机构可看成由Ⅰ级机构、一个 RPRⅡ级基本组和一个 RRPⅡ级基本组组成的,即可将机构分解成图示三部分。 6、绘制刨头位移线° 210° , 188.1533333 240° , 184.26 180° , 170.32 150° , 141.14 120° , 106.26 90° , 69.71333333 60° , 35.98666667 30° , 10.50666667 60° 270° , 144.2266667 300° , 71.56 330° , 15.52666667 360° ,0 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 360° 四、凸轮机构设计 1、凸轮设计要求 根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径 30mm。凸轮基圆直径大于 或等于轴径的 2 倍凸轮滚子半径等于基圆半径的 0.2 倍。绘制凸机构 从动件位移、速度、加速度线图 根据反转法原理绘制凸轮轮廓。 2、凸轮机构设计已知条件 本组选择第七种方案 根据以上数据及运动规律得运动方程如下 =h[(б ∕б 0) -sin(2л б ∕б 0)( 2л )] 每隔十度进行角位移求解带入得 1=20°[(10∕120) -sin(2л × 10∕120)( 2л ) ] 2=20°[(20∕120) -sin(2л × 20∕120)( 2л ) ] 3=20°[(30∕120) -sin(2л × 30∕120)( 2л ) ] 4=20°[(40∕120) -sin(2л × 40∕120)( 2л ) ] 5=20°[(50∕120) -sin(2л × 50∕120)( 2л ) ] 6=20°[(60∕120) -sin(2л × 60∕120)( 2л ) ] 7=20°[(70∕120) -sin(2л × 70∕120)( 2л ) ] 8=20°[(80∕120) -sin(2л × 80∕120)( 2л ) ] 9=20°[(90∕120) -sin(2л × 90∕120)( 2л ) ] 10=20°[(100∕120) -sin(2л × 100∕120)( 2л ) ] 11=20°[(110∕120) -sin(2л × 110∕120)( 2л ) ] 12=20°[(120∕120) -sin(2л × 120∕120)( 2л ) ] 3、绘制凸轮机构从动件位移线、绘制凸轮机构从动件速度线、绘制凸轮机构从动件加速度线图 五、齿轮机构设计 1、齿轮设计要求 要求齿轮不根切,且实际中心距的尾数取为 0 或 5,设计该 传动并完成计算和验算;绘制齿轮啮合区图(可以不绘制齿 廓形状) ,标出基圆、齿顶圆、节圆、啮合角、啮合起始点 B2、B1 和啮合极限点 N1、N2,并注明单齿啮合区和双齿啮 合区;用图上量取的实际啮合线 确定重合度,并与 公式计算值进行比较。 2、齿轮机构设计已知条件 方案 参数 Z1 7 15 Z2 65 12 m(㎜) α (°) 20 3、齿轮机构的运动示意图 4、齿轮计算 已知:Z1=15 Z2=65 m=12 ɑ =20° ha*=1 c*=0.25 分度圆:d1=mz=180mm 实际中心距:a’=480mm 啮合角:ɑ ’=ɑ =20° 变位系数:x1+x2=0 x1=(17-z1)/17=0.2 x2=-0.2 中心距变动系数: y=(ɑ ’-ɑ )/m=0 齿顶高降低系数: Δy=(x1+x2)-y=0 齿顶高:ha1=(ha*+x1-Δy ) m =14.4 ha2=(ha*+x2-Δy ) m =9.6 齿根高:hf1=(ha*+c*-x1 ) m =12.6 hf2=(ha*+c*-x2 ) m =17.4 节圆: d1’=d1cosɑ / cosɑ ’=180mm d2’=d2cosɑ / cosɑ ’=780mm 齿顶圆:da1=d1+2ha*= d1+2(ha*+x1-Δy)m=208.8mm da2=d2+2ha*= d2+2(ha*+x2-Δy)m=799.2mm 齿根圆:df1=d1-2hf1=d1-2(ha*+c*-x1)m=154.8mm df2=d2-2hf2=d2-2(ha*+c*-x2)m=745.2mm 基圆: db1= d1cosɑ =169.14mm db2= d2cosɑ =732.96mm 重合度:ε 如啮合图: α d2=mz=780mm 标准中心距: a=m(z1+z2)/2=480mm =[z1(tanɑ a1-tanɑ ’)+Z2(tanɑ a2-tanɑ ’)]/(2π ) =1.59 B1B2=52mm Pb=Pcosɑ =л mcosɑ =35.43mm 重合度=B1B2/ Pb=1.471 5、绘制啮合图 六、方案分析及其评价 1,机构具有确定运动,F=3*5-(2*7+1)=1,曲柄为机构原动件。 2,通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动,实现切削 功能,能满足功能要求.且滑块行程可以根据杆长任意调整; 3,工作性能, 工作行程中, 刨刀速度较慢, 变化平缓符合切削要求, 摆 动导杆机构使其具有急回作用, 可满足任意行程速比系数 K 的要求; 4,传递性能, 机构传动角恒为 90 度, 传动性能好, 能承受较大的载荷, 机构运动链较长,传动间隙较大; 5,动力性能 ,传动平稳,冲击震动较小. 6,结构合理性,结构简单合理,尺寸和重量也较小,制造和维修也较易. 7,经济性,无特殊工艺和设备要求,成本较低. 七、设计自我评述: 通过一段时间的设计,让我对所学知识得到了更深的理解,也学 会了运用各种资料、工具,熟练了 CAD 等软件的使用,体会到了同伴 之间的密切合作的重要性等等。 同时这之间的种种工作也离不开老师 的热情指导,在此表示深深的谢意。 首先,对机械原理这门课程有了更深入的了解.平时的只停留在一 个初等的感性认识水平,没有真正的理解透所学的具体原理的应用问 题,但在自己做设计过程中老在问为什么,如何解决,通过这样的想法, 是自己对自己所学的理论有了深入的理解.在设计过程中,如何才能 把所学的理论运用到实际中,这才是我们学以所获,学以致用的真正 宗旨,这也是当我们从这个专业毕业后所必需具有的能力,这也更是 从学到时间的过程,才能为自己在以后的工作中游刃有余,才能为机 械工业的发展尽绵薄之力. 其次对所学的专业课产生了很大的兴趣.在做设计的过程中,发现机 械的很多东西渗透在我们生活的方方面面,小到钟表,大到航天器, 都 用到了机械的相关内容。这也给自己很大的学习范围和任务,更给了 自己很大的发展空间和兴趣的培养。 最后对团队的合作有了更深的体会。每个人不可能方方面面都会,这 就需要团队组员各自发挥自己的优点,说出各自的想法,取长补短, 这样才能从别人身上学到自己所缺的能力和品质, 在现代的企业合作 中,团队合作精神是很重要的,各个产品的开发都需要很多人倾注心 血,这样才能是企业有长远的发展。 虽然这次设计已告一段落,但是我知道学海无涯、学无止境,这是一 个结尾,同时也只是一个开始。今后,我会以更饱满的热情投入到今 后的学习生活中,做一个不断探索,勇于创新的大学生。 八、参考文献 [1] 孙恒,陈作模。机械原理(第七版)。北京:高等教育出版社, 2001.5 [2] 李 笑 刘福利 陈 明。机械原理课程设计指导书(试用稿)。哈 尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.7 [3] 牛鸣歧 王保民 王振甫。 机械原理课程设计手册. 重庆:重庆大 学出版社,2001 [4]王知行 李瑰贤. 机械原理电算程序设计. 哈尔滨,哈尔滨工业大 学出版社.2003 [5] 孟宪源 姜琪. 机构构型与应用. 北京:机械工业出版社,2003 [6] 申永胜. 机械原理教程. 北京:清华大学出版社,1999 [7 ] 陈明等. 机械系统方案设计参考图册