机械原理牛头刨床课程设计说明书

目录一、设计题目与原始数据.....................................-1-二、牛头刨床示意图.........................................-2-三、导杆机构设计...........................................-2-四、机构的运动分析.........................................-4-五、机构动态静力分析.......................................-9-六、飞轮设计..............................................-13-七、设计凸轮轮廓曲线......................................-15-八、齿轮设计及绘制啮合图..................................-15-九、解析法................................................-16-1．导杆机构设计.........................................................-16-2．机构运动分析.........................................................-17-3．凸轮轮廓曲线设计.....................................................-19-4.齿轮机构设计.........................................................-22-十、本设计的思想体会......................................-22-参考文献..................................................-22-附录..................................................-23--1-一、设计题目与原始数据1．题目：牛头刨床的综合设计与分析2．原始数据：刨头的行程H=550mm行程速比系数K=1.6机架长LO2O3=400mm质心与导杆的比值LO3S4/LO3B=0.5连杆与导杆的比值LBF/LO3B=0.3刨头重心至F点距离XS6=160mm导杆的质量m4=15刨头的质量m6=58导杆的转动惯量JS4=0.7切割阻力FC=1300N切割阻力至O2的距离YP=175mm构件2的转速n2=80许用速度不均匀系数[δ]=1/40齿轮Z1、Z2的模数m12=15小齿轮齿数Z1=18大齿轮齿数Z2=46凸轮机构的最大摆角φmax=16º凸轮的摆杆长LO4C=140mm凸轮的推程运动角δ0=60º凸轮的远休止角δ01=10º凸轮的回程运动角δ0'=60º凸轮机构的机架长Lo2o4=150mm凸轮的基圆半径ro=55mm凸轮的滚子半径rr=15mm-2-二、牛头刨床示意图如图1所示图1三、导杆机构设计1、已知：行程速比系数K=1.6刨头的行程H=550mm机架长度LO2O3=400mm连杆与导杆的比LBF/LO3B=0.32、各杆尺寸设计如下A、求导杆的摆角：-3-ψmax=180°×（K-1）/（K+1）=180°×（1.6-1）/（1.6+1）=42°B、求导杆长：LO3B1=H/[2sin（ψmax/2）]=550/[2sin（42°/2）]=776mmC、求曲柄长：LO2A=LO2O3×sin（ψmax/2）=400×sin21°=142mmD、求连杆长：LBF=LO3B×LBF/LO3B=776×0.3=233mmE、求导路中心到O3的距离：LO3M=LO3B-LDE/2=LO3B{1-[1-cos(ψmax/2)]/2}=750mmF、取比例尺：μL=0.005m/mm在1#图纸中央画机构位置图，机构位置图见1#图纸。大致图形如下：图2-4-四、机构的运动分析已知：曲柄转速：n2=80rpm各构件的重心：构件6的重心：XS6=150mm第3点：A、速度分析①求VA3VA3=VA2=LO2A×ω2=LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s②求VA44AV=A3V+A4A3V大小：？1.19？方向：⊥O3A⊥O2A∥O3A取μV=VA3/Pa3=0.02mmsm/，在1#图纸的左下方画速度多边形③求VB用速度影像求VB=64×0.02=1.28m/s④求VFFV=BV+FBV大小：？0.98？方向：水平∥导路⊥BF接着画速度多边形，由速度多边形求得：VF=pf———μV=64×0.02=1.28m/s方向：水平向右⑤求ω4ω4=ω3=VA4/LO3A=41×0.02/（98×0.005）=1.67rad/S方向：顺时针⑥求VA4A3VA4A3=a3a4×μV=37×0.02=0.74m/s方向：如速度图所示B、加速度分析①求aKA4A3-5-aKA4A3=2ω4VA4A3=2×1.67×0.74=2.47m/s2方向：如速度图所示②求aA3aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2方向：A→O2③求anA4anA4=ω23×LO3A=1.672×98×0.005=1.366m/s2方向：A→O3④求aA4A4na+A4ta=A3a+A4A3ka+A4A3ra大小：1.366？9.9962.472?方向：A→O3⊥O3A√⊥O3A∥O3A取μa=aA3/pa3=9.996/100=0.10mmsm2/在1#图的左下方画加速度多边形，由加速度多边形求得：aA4=pa4×μa=42×0.10=4.2m/s2方向：如图所示⑤求aB:用加速度影像求aB=66×0.10=6.6m/s2方向：如图所示⑥求aFFa=Ba+FBna+FBta大小：？6.60.336?方向：水平√F→B⊥BFanFB=V2BF/LBF=(14×0.02)2/(233/1000)=0.336m/s2接着画加速度多边形，由加速度多边形求得：aF=p′f′————×μa=67×0.10=6.7m/s2方向：水平向右第10’点：A、速度分析①求VA3VA3=VA2=LO2A×ω2=LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s②求VA44AV=A3V+A4A3V大小：？1.19？方向：⊥O3A⊥O2A∥O3A-6-取μv=VA3/Pa3=0.04mmsm/，在1#图纸的左下方画速度多边形③求VB用速度影像求VB=94×0.04=3.76m/s④求VFFV=BV+FBV大小：？3.76？方向：水平∥导路⊥BF接着画速度多边形，由速度多边形求得：VF=VB=3.76m/s方向水平向左⑤求ω4ω4=ω3=VA4/LO3A=1.19/(0.050×5)=4.67⑥求VA4A3VA4A3=0方向：如速度图所示B、加速度分析①求aKA4A3aKA4A3=2ω4VA4A3=0方向：如速度图所示②求aA3aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2方向：A→O2③求anA4anA4=ω23×LO3A=4.672×0.050×5=0.56④求aA4→→→→→anA4+atA4=aA3+akA4A3+arA4A3大小：0.56？9.9960?方向：A→O3⊥O3A√如图∥O3A取μa=aA3/pa3=0.1mmsm2/在1#图纸的左下方画加速度多边形aA4=pa4×μa=56×0.1=5.6m/s2⑤求aB用加速度影像求aB=83×0.1=8.3m/s2方向：如图所示-7-⑥求aFFa=Ba+FBna+FBta大小：？8.30?方向：水平√F→B⊥BFanFB=V2BF/LBF=0接着画加速度多边形,由加速度多边形得：aF=p′f′————×μa=10×0.1=1.0m/s2方向：水平向左第6点：A、速度分析①求VA3VA3=VA2=LO2A×ω2=LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s②求VA44AV=A3V+A4A3V大小?1.19?方向：⊥O3A⊥O2A∥O3A取μV=VA3/Pa3=0.02mmsm/在1#图纸的左下方画速度多边形③求VB用速度影像求VB=83.5×0.02=1.67m/s④求VFFV=BV+FBV大小：?1.67?方向：水平∥导路⊥BFVF=pf——μV=81×0.02=1.62m/s方向：水平向右⑤求ω4ω4=ω3=VA4/LO3A=53×0.02/（104×0.005）=2.04rad/S方向：顺时针⑥求VA4A3VA4A3=a3a4×μV=27×0.02=0.54m/s方向：如速度图所示-8-B、加速度分析①求aKA4A3aKA4A3=2ω4VA4A3=2×2.04×0.54=2.203m/s2方向：如速度图所示②求aA3aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2方向：A→O2③求anA4anA4=ω23×LO3A=2.042×104×0.005=2.164m/s2方向：A→O3④求aA4A4na+A4ta=A3a+A4A3ka+A4A3ra大小：2.164？9.9962.203?方向：A→O3⊥O3A√如图∥O3A取μa=aA3/pa3=0.10mmsm2/在1#图纸的左下方画加速度多边形由加速度多边形求得：aA4=pa4×μa=33×0.10=3.3m/s2⑤求aB用加速度影像求aB=52×0.1=5.2m/s2方向：如图所示⑥求aFFa=Ba+FBna+FBta大小：？5.20.36?方向：水平√F→B⊥BFanFB=V2BF/LBF=(13×0.02)2/(233/1000)=0.29m/s2接着画加速度多边形由加速度多边形得：aF=fp'×μa=41×0.10=4.1m/s2方向：水平向左收集同组同学的位移、速度、加速度的数据并汇编在如下表一：并且在1#图纸左上角绘制刨头的运动线图。刨头的运动线图见1#图纸。-9-表一曲柄位置名称结果12344’56SF00.040.10.190.260.30.4VF00.911.281.661.71.691.62aF18.611.136.71.2-2.2-2.55-4.5曲柄位置名称结果788’91010’11SF0.4750.5440.550.520.40.2750.21VF1.1850.480-1-2.88-3.76-3.45aF-7.18-16.7-20.1-27.4-4.8-1.012.8五、机构动态静力分析已知:导杆的质量m4=15Kg刨头的质量m6=58Kg(其余质量忽略不计)导杆绕重心的转动惯量JS4=0.7Kgm切削阻力为常数大小为FC=1300N1.确定惯性力、惯性力矩第3点：P16=m6×aF=58×8.8=388.6NPI4=m4×as=15×3.4=51NM14=-JS4×α4=-0.7×8.16=5.1714NmLh4=M14/PI4=0.112m第6点：P16=-m6×aF=58×4.5=232P14=-m4×aS=15×2.6=39NM14=-JS4×α4=3.096Nmh=M14/F14=0.08m-10-将计算结果汇总在如下表中：表二曲柄位置导杆4刨头PI4M14Lh4P162点515.1740.112388.69点393.0960.082612.确定齿轮2的重量查指导书得齿轮2的重量G2=500N3.确定各运动副反力第3点:A、取构件5、6为示力体在机构位置图上方绘制示力体图比例尺为：μL=0.005m/mm大致图形如图：FC+6G+I6F+FR45+R76F=0上式中只有FR45、FR76的大小未知取力比例尺：μP=Fc/ab——=30N/mm在机构位置图下面画力多边形大致图形如图求得：FR45=de——×μP=57×30=1710