牛头刨床机械原理课程设计方案一位置和位置
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课程设计说明书 学院:_________xxxxxxxxxxxxxxx__ 班 级:xxxxxxxxxxxxx 学生姓名: xxx 学 号:xxxxxxxxxxx 设计地点（单位）___________xxxxxxxxxxxxxxxxxx ____________ 设计题目:_____________牛头刨床__________________________ 完成日期： 2015年 7 月 10日 成绩(五级记分制):______ __________ 教师签名:_________________________ 年 月 日 设计数据…………………………………………...………...2
1、概 述 牛头刨床简介…………………………………………...3 运动方案分析与选择………………………………………4 2、导杆机构的运动分析
位置4的速度分析…………………………………………6 位置4的加速度分析………………………………………7 位置9的速度分析…………………………………………11
位置9的加速度分析………………………………………12 3、导杆机构的动态静力分析
位置4的惯性力计算………………………………………15 杆组5,6的动态静力分析……………………………………15 杆组的动态静力分析……………………………………16 平衡力矩的计算…………………………………………..17 4、飞轮机构设计 驱动力矩………………………………………………19 等效转动惯量…………………………………………. 19 飞轮转动惯量……………………………………………20 5、凸轮机构设计…………………………………………22 6、齿轮机构设计…………………………………………26 1.概 述
一、机构机械原理课程设计的目的： 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于： （１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。 （４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、械原理课程设计的方法： 机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。
牛头刨床的简介
一． 机构简介： 机构简图如下所示： 牛头刨床机构简图１７工件
O11
O2
O4
8AD
E9O9
ＢＣ
电动机工作台
棘轮
n0
on2
oZ1'Z1
Z2
d''0
Z''0
d'0
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。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，由导杆机构带动刨头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，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。 运动方案分析与选择 运动机构简图 方案分析:
1. 机构具有确定运动. 自由度为F=3n-(2Pl+Ph)=3×5-(2×7+0)=1;
2. 通过曲柄带动摆杆导杆机构和滑块使刨刀往复运动,实现切削功能,能满足功能要求. 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,机构传动转角为90°,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. 结构和理性,结构简单合理,尺寸和质量也较小,制造和维修也较容易 7. 经济性,无特殊工艺和设备要求,成本较低. 综上所述,选该方案. 2．导杆机构的运动分析（位置 4号和9号） （选择方案一）
设 计 内 容 导 杆 机 构 的 运 动 分 析 导杆机构的动态静力分析
符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4
单位 r/min mm N mm kgm2
方 案 Ⅰ 60 380 110 540 L04B L04B 240 50 200 700 7000 80
Ⅱ 64 350 90 580 L04B L04B 200 50 220 800 9000 80
Ⅲ 72 430 110 810 L04B L04B 180 40 220 620 8000 100 位置4的速度分析 数据：n2=60r/min,LO2O4=380mm,LO2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=,LO4S4= 对位置2：选取尺寸比例尺μl=2m/mm，作机构运动简图。 Lo4A= 速度分析：取构件3和4的重合点（A2，A3，A4）进行速度分析。 对构件2：VA2=ω2·LO2A=（60X2π）/= m/s 对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，VA3=VA2= m/s 对构件4：VA4=VA3+VA4A3 大小： ？ ？ 方向：⊥AO4 ⊥AO2
44
4 424AOl• 44424AOl•
4 符号 单位 r/min 数值 1440 10 20 40
驱动力矩 收集同学数据（共12个平衡力矩，即Mer），获得如下图形\ 等效阻抗力矩Mer（Φ）图和等效驱动力矩Med（Φ）图 求得：Med=389N*m
等效转动惯量
飞轮转动惯量 由图可得：ΔWab=-60J，ΔWbc=985J，ΔWcd=--950J， 最大盈亏功ΔWmax=985J 飞轮等效转动惯量JF=900·ΔWmax/(π·2n2*·[δ])- Je =900*985/(π2*602* =(kg·m2)
飞轮转动惯量JF=(kg·m2) 5.凸轮机构设计
设计过程 选取比例尺，作图μl=1mm/mm。 1、推程：找取任意一点为O9，设摆杆任一位置O9A，在其上截取AH=lβ（l为摆杆长度，β为推程类角速度，β>0）过点H作与AH及其延长线夹角为推程许用传动角[γ]的一对射线K（左下方）、L（右下方）所夹角域∠KHL的O2A0方位线以下部分（阴影区域）。摆杆推程中有无数个位置，固有无数对射线K、L分别构成连续射线族{K}、{L}以及连续角域族{∠KHL}。整个推程满足γ≥[γ]条件的凸轮轴心容许选取区域——无数个连续角域族{∠KHL}的公共交集——{∠KHL}。 2、回程：摆杆任一位置O9A，在其上截取AJ=-lβ＇（l为摆杆长度，β＇为回程类角速度，β＇< 0）过点J作与AJ及其延长线夹角为推程许用传动角[γ]r的一对射线M、N,即有∠AJM=[γ]r，∠AJN=180°-[γ]r。此位置满足γ≥[γ]r，条件的凸轮轴心许用区域M（右下方）、N（左下方）所夹角域∠
MJN的O2A0方位线的以下部分（阴影区域）。同理，射线摆杆推程中有无数个位置，固有无数对射线M、N分别构成连续射线族{M}、{N}以及连续角域族{∠MJN}。整个推程满足γ≥[γ]r条件的凸轮轴心容许选取区域——无数个连续角域族{∠MJN}的公共交集——{∠MJN}。 φ=2φmaxδ2/δo2
β=φ，= /ddt= 4φmaxδ2w/δo2 =δ/π φ=2φmax(δo-δ) 2/ δo2
β=φ
,
= /ddt= 4φmax(δo-δ) 2w /δ=
把推程角6等分，并列出对应
的摆角：表 位置 1 2 3 4 5 6 7 （°） 0 25 50 75
φ（°） 0
dφ/dt 0 0 等加速回程： φ=φmax-φmaxδ2/δ，o2 β＇= /ddt= -4φmaxδ2w/ δ=（δ-85/180*π ) '(0~/2)o
85/180*
π 等减速回程： φ=φmax(δ，o-（δ-85/180*π) 2/ δ，
o2
