机械原理课程设计牛头刨床说明书.docx
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机械原理课程设计牛头刨床说明书
机械原理课程设计
计算说明书
设计题目:
牛头刨床设计
学校:
xxx
院(系):
机械工程学院
班级:
xxx
姓名:
xxx
学号:
xxx
指导教师:
xxx
时间:
2月25日至3月8日共两周
2013年3月7日
前言
通过老师对牛头刨床的讲解,对牛头刨床各个构建的功能有了新一步的认识;目的是绘制出机械运动简图,选取方案二,通过数据绘制出第12和6’点位置机构运动简图,使得整个运动得以更客观的呈现在我们面前,对以后的设计有一个更好的概念;绘制运动线图,使得运动的数据更直观的表现出来,对整个运动周期的变化有更好的了解;对第12、6’点的速度、加速度分析,并且列出方程和画出速度多边形、加速度多边形,进而得出所要机构的运动随时间的变化;对12,6’两个位置的受力分析、画出力多边形,算出力矩(),然后全班汇总;通过所给数据设计出凸轮,并且画出凸轮轮廓线;最后是飞轮转动惯量的计算。
目录
一、设计(计算)说明书…………………………………………3
1.画机构的运动简图……………………………………………4
2.绘画机构运动线图………………………………………………4
3.机构运动分析……………………………………………………4
(1)对位置12点进行速度分析和加速度分析…………………4
(2)对位置6’点进行速度分析和加速度分析…………………5
4.机构运动静力分析………………………………………………7
(1)对位置12点进行运动静力分析……………………………7
(2)对位置6’点进行运动静力分析……………………………8
5.画平衡力矩图(Me-ψ),力矩作功图(Ae-ψ),盈亏功图(△Ae-ψ)(此项画在一张A2号图纸上)
二、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计……………………………9
1.已知条件、要求及设计数据………………………………………9
2.设计过程……………………………………………………………9
三、心得体会…………………………………………………………11
四、参考文献……………………………………………………………11
一、设计说明书(详情见牛头刨床A1号图纸)
1.画机构的运动简图
1、以O4为原点定出坐标系,根据尺寸分别定出O2点,B点,C点。
确定机构运动时的左右极限位置。
曲柄位置图的作法为:
取6’和20’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置,7’和18’为切削起点和终点所对应的曲柄位置,其余1、2、3…24等,是由位置1起,顺ω1方向将曲柄圆作24等分的位置(具体图像见任务书或牛头刨床A1号图纸)。
2.绘画机构运动线图
分别为S6-t(s),V6-t(s),a6-(s),三个图,其中根据图上上比例μs=0.002m/mm,ut=0.00416s/mm,ks=20mm,kv=20mm而由公式V=ds/dt,S=μs*y,t=μt*x,结合三者可得V=μs*tan&/μt=μs*(ks*tan&)/(ks*μt)综上得μv=μs/(ks*μt)=0.024m/mm.s,同理μa=μv/(kv*μt)=0.29m/mm.s2.(具体的图形见牛头刨床A1号图纸。
3.机构运动分析
(1)曲柄位置“12”和“6’”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“12”进行速度分析。
因构件2和3在A处的转动副相连,故VA2=VA3,其大小等于W1lO2A,方向垂直于O2A线,指向与ω1一致。
W1=2πn1/60rad/s=6.28rad/s
υA3=υA2=ω1·lO2A=0.6908m/s(⊥O2A)
取构件3和4的重合点A进行速度分析。
列速度矢量方程,得
υA4= υA2+ υA4A2
大小?
√?
方向⊥O4B⊥O2A∥O4B
字母PA4PA2A2A4
取速度极点P,速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm,作速度多边形(具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置速度分析)
取6构件作为研究对象,列速度矢量方程,得
υC = υB + υCB
大小?
√ ?
方向∥XX(向右)⊥O4B ⊥BC
P线段PCPBBC
取速度极点P,速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm,作速度多边行(具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置速度分析)
Pb=Pa4·O4B/O4A=106mm→vb=1.06m/s
则由图知,υC=1.08m/s
加速度分析:
取曲柄位置“12”进行加速度分析。
因构件2和3在A点处的转动副相连,故=,其大小等于ω12lO2A,方向由A指向O2。
W1=6.28rad/s,==ω12·lO2A=4.3m/s2
取3、4构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得:
aA4=+ aA4τ= aA2n+ aA4A2K+aA4A2r
大小:
?
ω42lO4A ?
√ 2ω4υA4A2?
方向:
?
B→A⊥O4BA→O2⊥O4B(向右)∥O4B(沿导路)
P’线段PA4’’A4’’A4’PA2A2A4A4A4’
取加速度极点为P',加速度比例尺µa=0.05(m/s2)/mm,ω4=vA4/lO4A=2.75rad/s
aA4n=ω42lO4A=1.84m/s2aA4A2K=2ω4υA4A2=0.88m/s2
作加速度多边形(具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置加速度分析)
则由图知,取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
ac= aB+ acBn+ acBτ
大小?
√√?
方向∥导轨√C→B⊥BC
P’线段P’CP’BBB’B’C
由其加速度多边形(具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置加速度分析)
有
ac=0.4m/s2
(2)曲柄位置“6’点”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“6’”进行速度分析,其分析过程同曲柄位置“12”。
取构件3和4的重合点A进行速度分析。
列速度矢量方程,得
υA4= υA2+ υA4A2
大小?
√?
方向⊥O4B⊥O2A∥O4B
P线段PA4PA2A2A4
取速度极点P’,速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm,作速度多边形(具体图形见牛头刨床A1号图纸的6’点位置速度分析)
Pb=Pa4·O4B/O4A=0mm→vb=0m/s
则由图,取6构件为研究对象,列速度矢量方程,得
υC= υB+ υCB
大小?
√ ?
方向∥导轨(向右)⊥O4B⊥BC
P线段PCPBBC
其速度多边形如图1-4所示,有
υC=PC·μv=0m/s
取曲柄位置“6’”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+aA4τ= aA2n+aA4A2k+aA4A2γ
大小?
ω42lO4A?
√2ω4υA4A2?
方向?
B→A⊥O4BA→O2⊥O4B(向右)∥O4B(沿导路)
P线段P’A4’A4’A4γP’A2A2A4A4A4γ
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(具体图形见牛头刨床A1号图纸的6’点位置加速度分析)
则由图得=ω42lO4A=0m/s2
aA4A2K=2ω4υA4A2=0m/s2
aA2n=4.34m/s2
用加速度影象法求得
aB=aA4×lO4B/lO4A=9.5m/s2
取6构件的研究对象,列加速度矢量方程,得
aC= aB+ aCBn+ aCBτ
大小?
√ √ ?
方向∥导轨 √C→B ⊥BC
P’线段P’CP’BBB’B’C
其加速度多边形如图(具体图形见牛头刨床A1号图纸的6’点位置加速度分析)
有
aC=pC·μa=5.95m/s2
4.机构运动静力分析
(1)取“12”点为研究对象,分离5、6构件进行运动静力分析,作5-6杆组示力图(具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置运动静力分析中的5-6杆组力学模型示力图及机构力多边形图)µN=100N/mm已知G6=700N,又ac=0.4m/s2,可以计算Pi6=(G6/g)×ac=28.57N又ΣF=Fr+G6+Pi6+N45+N16=0,作为多边形(具体图形见A1号图纸的12点位置运动静力分析中的5-6杆组力学模型示力图及机构力多边形图)
由图力多边形可得:
N45=7300N
分离3-4杆组构件进行运动静力分析,
由MO4(F)=0即N45*h45-Pi4*hi4-N23*H23+G4*hG-Mi4=0
hi4=Mi4/Pi4Mi4=Js4*&=Ji4*aA4τ/lO4A
Pi4=(G4/g)×a4=1.122N
代入数据,得N23=8084.44N
具体受力分析图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置运动静力分析中的3-4杆
对曲柄2进行运动静力分析,则Mb14=N32*h=856.95N/m
具体受力分析图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置运动静力分析中的1-2杆
(2)再取6’点为研究对象,同理分别分离5-6,3-4,1-2杆组,分别作出力学模型示力图及机构力多边形图(具体图形见牛头刨床A1号图纸的6’点位置运动静力分析中各杆组力学模型示力图及机构力多边形图)其中µN=14N/mm
最后可得N23=1792.16N
Mb20=N32*h=0N·m。
5.画平衡力矩图(Me-ψ),力矩作功图(Ae-ψ),盈亏功图(△Ae-ψ)(此项画在一张A2号图纸上)
二、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计(详情见牛头刨床A2图纸)
1.已知条件、要求及设计数据
1、已知:
摆杆9为等加速等减速运动规律,其推程运动角Φ,远休止角Φs,回程运动角Φ',如图8所示,摆杆长度lO9D,最大摆角ψmax,许用压力角〔α〕;凸轮与曲柄共轴。
2、要求:
确定凸轮机构的基本尺寸,选取滚子半径rT,画出凸轮实际廓线。
3、设计数据:
设计过程选取比例尺,作图μl=1mm/mm。
(1).选定凸轮转动中心O2,选择图示比例后根据A2图纸上图解法确定的基圆半径r02=41mm做基圆。
(2).以O2为圆心,中心距d为半径作从动件回转中心的轨迹圆(运用反转法后从动件的转动中心O9将绕点O¬2反转)在回程过程中(由ψ-Φ曲线得)ψ( °) Φ( °)
(3).在轨迹圆上逆时针方向依次标出推程运动角,远休止角,回程运动角及近休止角。
其中推程角和回程角均按每份12.5度等分。
(4).以起点A和各等分点A1,A2 ,A3…...为圆心,lO9D为半径,做圆弧,分别与基圆交一点B1B2B3……..
(5)分别以A1B1,A2B2 ,A3B3……为基准量取角度位移,使∠B1A1A1` ∠B2A2A2` ∠ B3A3A3`……分别与其对应的摆角相等。
得到A1`A2`A3`…
(6).光滑连接A,A1` ,A2` .A3`….即得所求凸轮轮廓曲线。
(具体图形见相对应的牛头刨床A2图纸)
JF=169.68kg·m2
三、心得体会
为期两周的课程设计结束了,在这次实践的过程中学我到了一些除技能以外的其他东西,深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的看法与感悟。
通过这次课程设计我发现了自身存在的不足之处。
虽然感觉理论上已经掌握,但在运用到实践的过程
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