彭建春牛头刨床机构设计说明书 (2)

目录一、概述-----------------------------------------------------------------1§1.1、课程设计的目的----------------------------------------------------1§1.2.、课程设计的任务---------------------------------------------------1二、课程设计的要求--------------------------------------------------1§2.1、牛头刨床简介------------------------------------------------------1§2.2导杆机构设计的相关数据和图形----------------2§2.3凸轮机构设计的相关数据和要求----------------------------3§2.4齿轮机构设计数据和要求------------------------------------4三、导杆机构设计的相关数据和图形-----------------------------5§3、1导杆设计数据-----------------------------------------------------5§3、2导杆机构的运动分析-------------------------------------------6§3、3机构位置2和6的运动简图----------------------------------6§3、4导杆的速度和加速度分析-------------------------------------7四、凸轮机构设计-----------------------------------------------------10§4、1凸轮机构设计的相关数据和要求-----------------------------10§4、2凸轮相关数据的计算--------------------------------------------10§4、3凸轮的相关数据--------------------------------------------------12§4、4凸轮的CAD画法及图形-----------------------------------------13五、齿轮机构设计------------------------------------------------------14§5、1齿轮机构设计数据和要求-------------------------14§5、2齿轮机构设计分析-----------------------------------------------15六、课程设计的心得体会---------------------------------------------18七、设计参考文献------------------------------------------------------20一、概述1、1）课程设计的目的：机械原理课程设计的高等院校机械类学生第一次全面的机械设计和分析的训练，是本课程的一个重要教学环节。起目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学分析和设计有一个比较完整的概念，具备计算，和使用科技资料的能力。并进一步培养解决实际问题的能力。2、2）课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析，并根据给定的机器的工作要求和相关数据，在此基础上设计，并进行相关数据的计算和验算，在满足要求的情况下，按照课程设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书等。二、课程设计要求2、1）牛头刨床简介：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。2、2)导杆机构设计的相关数据和图形符号方案n2KHL0204LBC/LO4Br/minmmmm4801.76505000.28（1）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。（2）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）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。（4）分析连杆机构的结构组成（拆分杆组），并说明该机构的级别。2、3）凸轮机构设计的相关数据和要求：参数方案LO9运动规律度度毫米度度度推程回程22040/6013515040120等加等减余弦加速根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径（范围25～40mm）。凸轮基圆直径大于或等于轴径的（1.6～2）倍；凸轮滚子半径等于基圆半径的（0.1～0.5）倍；绘制凸轮机构从动件位移、速度、加速度线图；根据反转法原理绘制凸轮轮廓。2、4）齿轮机构设计数据和要求：参数方案Z1Z2m(mm)错误!未找到引用源。(度)214561220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段B2B1确定重合度，并与公式计算值进行比较。三、导杆机构设计的相关数据和图形3、1）设计数据：符号方案n2KHLO2O4LBC/LO4Br/mmmmmm1601.54805500.252601.87304500.353641.55004300.324801.76505000.285901.65804000.3061201.86504000.4071001.65705500.363、2）导杆机构的运动分析已知：曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上。要求：做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。曲柄位置图的作法为取1和8’为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1和7’为切削起点和终点所对应的位置，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。3、3)机构位置2和6的运动简图3、4）导杆的速度和加速度分析1、选择表Ⅰ中方案Ⅱ。2、曲柄位置“2”做速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“2”进行速度分析。取构件3和4的重合点A进行速度分析。有ω2=2×3.14×64/60=6.67rad/s其转向为顺时针方向。列速度矢量方程，得υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4B取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图。\图1-1则由图1-1知，υA4=pa4·μv=0.005m/s方向p→a4υA4A3=a3a4·μv=0.006m/s方向a3→a4ω4=υA4/lO4A·µl=0.2rad/s其转向为顺时针方向。取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得υC=υB5+υCB5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BC其速度多边形如图1-1所示，有υC=pc·μv=0.01m/s方向p→cυCB5=b5c·μv=0.002m/s方向b5→c取曲柄位置“2”进行加速度分析.取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4=aA4n+aA4t=aA3+aA4A3k+aA4A3r大小?√?√√?方向?A→O4⊥O4BA→O2⊥O4B（向右）∥O4BaA4n=ω42×lO4A·µl=0.01m/s2aA3=ω22×lO2A·µl=0.67m/s2aA4A3k=2ω4υA4A3=0.0048m/s2方向a3´→k取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4=aA4n+aA4t=aA3+aA4A3k+aA4A3r大小?√?√√?方向?A→O4⊥O4BA→O2⊥O4B（向左）∥O4BaA4n=ω42×lO4A·µl=0.01m/s2方向p´→naA3=ω22×lO2A·µl=0.67m/s2方向p´→a3´aA4A3k=2ω4υA4A3·µv=0.0048m/s2方向a3´→k取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形图图1-2则由图1─2知，aA4t=n1·a4´·μa=0.04m/s2方向n→a4´aA4A3r=ka4´·μa=0.055m/s2方向k→a4´α4=aA4t/lO4A·µl=0.16rad/s2转向为逆时针方向。aA4=p´a4´·μa=0.043m/s2方向p´→a4´aA4A3=a3´·a4´·μa=0.065m/s2方向a3´→a4´取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC=aBn+aBτ+aCBn+aCBτ大小?√√√?方向∥xxB→A⊥ABC→B⊥BC其加速度多边形如图1─1所示，有aB=p´b´·μa=0.1m/s2aCBt=n2C´·μa=0.08m/s2aC=p´C´·μa=0.05m/s2四、凸轮机构设计4、1）凸轮机构设计的相关数据和要求参数方案LO9运动规律度度毫米度度度推程回程22040/6013515040120等加等减余弦加速根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径（范围25～40mm）。凸轮基圆直径大于或等于轴径的（1.6～2）倍；凸轮滚子半径等于基圆半径的（0.1～0.5）倍；绘制凸轮机构从动件位移、速度、加速度线图；根据反转法原理绘制凸轮轮廓。根据要求和相关数据，根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径（范围25～40mm）。凸轮基圆直径大于或等于轴径的（1.6～2）倍，取基圆直径30mm；凸轮滚子半径等于基圆半径的（0.1～0.5）倍，取滚子半径为基圆半径的0.5倍即6mm。绘制凸轮机构从动件位移、速度、加速度线图；根据凸轮的各个已知尺寸可计算得到凸轮在推程、远休止阶段、回程以及近休止阶段的各个位移、速度以及加速度：可设基圆半径r=30mm滚子半径r1=6mm4、2）凸轮相关数据的计算推程段为等加速等减速运动规律，其运动方程如下：等加速推程段：s=错误!未找到引用源。ν=错误!未找到引用源。a=错误!未找到引用源。等减速推程段：s=错误!未找到引用源。/错误!未找到引用源。ν=错误!未找到引用源。a=错误!未找到引用源。回程段为余弦加速运动规律，其运动方程如下：s=错误!未找到引用源。/2ν=错误!未找到引用源。a=错误!未找到引用源。根据以上公式可求的速度、加速度和位移。推程阶段凸轮转过角度150度，分为10份，每份15度，则可以有公式得到各个对应位置的速度、加速度和位移，所得结果如下：根据运动规律方程求出推杆位移s，速度v和加速度a：δsva0°00015°0.93770.785560.3290630°3.75081.571130.3290645°8.43932.35670.3290660°15.00323.142260.3290675°23.44253.92780.3290690°31.88183.14226-0.32906105°38.44572.3567-0.32906120°43.13421.57113-0.32906135°45.94730.18556-0.32906150°46.885