牛头刨床机械原理课程设计.docx
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牛头刨床机械原理课程设计.docx
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牛头刨床机械原理课程设计
机械原理课程设计
说明书
课题名称:
机械原理课程设计
学院:
机电工程学院
专业班级:
机械工程
学号:
201430010308
学生:
曾令平
指导老师:
王智辉
摘要.......................................................................................................................3
一、设计任务.........................................................................................................5
二、导杆机构的运动分析.....................................................................................5
1、设计数据.......................................................................................................5
2、机构运动简图................................................................................................6
3、位移分析.......................................................................................................6
4、速度分析.......................................................................................................6
3、凸轮机构的设计...........................................................................................9
1、设计数据.......................................................................................................9
2、作摆动从动件盘形凸轮轮廓设计...................................................................9
四、齿轮机构的设计...........................................................................................11
1、设计数据.....................................................................................................11
2、处理数据....................................................................................................11
3、绘制啮合图..................................................................................................12
总结......................................................................................................................13
参考文献..............................................................................................................14
一、设计任务
机械原理课程设计的任务是对机器的主体机构进行运动分析,并根据给定的机器的工作要求,在此基础上进行相关设计。
本组为第二组,安排的任务为:
按照第一方案设计各个主体机构的简单绘图,绘制必要的图纸和编写说明书等。
机构简介
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。
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2-3-4-5-6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,称工作切削。
此时要求速度较低且均匀,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。
为此刨床采用急回作用得导杆机构。
刨刀每切削完一次,利用空回行程的时间,凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构,使工作台连同工件作一次进给运动,以便刨刀继续切削。
二、导杆机构的运动分析
1、设计数据:
见表9-2
设计内容
导杆机构的运动分析
符号
n2
l0204
l02A
l04B
lBC
l04S4
XS6
YS6
单位
r/min
mm
方案
Ⅰ
60
380
110
540
0.25l04B
0.5l04B
240
50
Ⅱ
64
350
90
580
0.30l04B
0.5l04B
200
50
Ⅲ
72
430
110
810
0.36l04B
0.5l04B
180
40
设计内容
导杆机构的运动分析
符号
G4
G6
P
YP
JS4
单位
N
mm
kg·m2
方案
Ⅰ
200
700
7000
80
1.1
Ⅱ
220
800
9000
80
1.2
Ⅲ
220
620
8000
100
1.2
2、机构运动简图:
(见图纸)
取曲柄位置“1”进行速度分析、位移分析。
3、位移分析:
(尺测)
(一)在推程过程中:
S=15mm
(二)在回程过程中:
S=265mm
4、速度分析:
(一)在推程过程中:
由于构件2和构件3在A处的转动副相连,故VA2=VA3,大小等于ω2lAO2,方向垂直于AO2线,指向与ω2一致。
υAO2=2πn1×lAO2计算得:
υAO2=6.28×0.11m/s=0.69m/s(⊥AO2)
(1)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:
υAO4(绝对)=υAO2(绝对)+υAO4AO2(相对)
大小?
√?
方向⊥AO4⊥AO2∥AO4
取速度极点P,速度比例尺µ=0.08,作速度多边形(见图纸)。
由图得:
υAO4=0.58m/s(⊥AO4向右)
因B与A同在导杆4上,根据比例关系:
υB/υAO4=lBO4/lAO4
计算得:
υB=0.69m/s
(2)取5构件作为研究对象,列速度矢量方程。
得:
υC=υB+υCB
大小:
?
√?
方向:
水平⊥O4B⊥BC
取速度极点P,速度比例尺μ=0.08(m/s)/mm,作速度多边形(见图纸)。
由图得:
υC=0.68m/s(水平向右)
(2)在回程过程中:
由于构件2和构件3在A处的转动副相连,故VA2=VA3,大小等于ω2lAO2,方向垂直于AO2线,指向与ω2一致。
υAO2=2πn1×lAO2计算得:
υAO2=6.28×0.11m/s=0.69m/s(⊥AO2)
(1)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:
υAO4(绝对)=υAO2(绝对)+υAO4AO2(相对)
大小?
√?
方向⊥AO4⊥AO2∥AO4
取速度极点P,速度比例尺µ=0.08(m/s)/mm,作速度多边形(见图纸)。
由图得:
υAO4=0.58m/s(⊥AO4向左)
因B与A同在导杆4上,根据比例关系:
υB/υAO4=lBO4/lAO4
计算得:
υB=0.56m/s
(2)取5构件作为研究对象,列速度矢量方程。
得:
υC=υB+υCB
大小:
?
√?
方向:
水平⊥O4B⊥BC
取速度极点P,速度比例尺μ=0.08(m/s)/mm,作速度多边形(见图纸)。
由图得:
υC=0.54m/s(水平向左)
三、凸轮机构的设计
1、设计数据:
符号
ψmax
lO7D
[a]
Φo
Φo1
Φo'
Φo2
单位
(°)
mm
数据
15 .
125
40
61
15
75
10
在推程过程中
(由ψ-Φ曲线得)
ψ(°)
Φ(°)
0
0
10
0.6
20
2.1
30
4.5
40
8.1
50
11.4
60
13.5
75
15
依据上述运动方程绘制角位移ψ、Φ的关系曲线(见图纸)
2、作摆动从动件盘形凸轮轮廓设计:
⑴设计原理
设计凸轮轮廓依据反转法原理。
即在整个机构加上公共角速度(-ω)(ω为原凸轮旋转角速度)后,将凸轮固定不动,而从动件连同机架将以(-ω)绕凸轮轴心逆时针方向反转,与此同时,从动件将按给定的运动规律绕其轴心相对机架摆动,则从动件的尖顶在复合运动中的轨迹就是要设计的凸轮轮廓。
在回程过程中
(由ψ-Φ曲线得)
ψ(°)
Φ(°)
85
15
100
13.5
110
11.4
120
8.1
130
4.5
140
2.1
150
0.6
160
0
⑵设计凸轮轮廓:
1将ψ-Φ曲线图(见图纸)的推程运动角和回程运动角个分成不均等的8份,按式求个该分点对应的角位移值。
(见右表)
2选取适当的长度比例尺μ定出O2和O7的位置(选取μ=2:
1)。
以O2为圆心,以60mm为半径作基圆。
以O2为圆心,以lO2O7/μ为半径,作圆。
则O2O7便是从动件的起始位置,注意,要求从动件7按照(右图的数据)顺时针摆动相应的角度佐出凸轮轮廓。
③依次取推程运动角Φ0=75°,远休止角Φs=10°,回程运动角Φo’=75和近休止角Φs’=200°,并将推程和回程运动角各分成不均等的8份,得到不同的16个点。
它们便
是逆时针方向反转时,从动体轴心的各个位置。
⑤最后将各个点连成光滑曲线。
连成的光滑曲线便是凸轮的理论轮廓,亦即为滚子轴心的轮廓轨迹。
B、绘制凸轮的实际轮廓:
1在上述求得的理论轮廓线上,分别以该轮廓线上的点为圆心,以滚子半径为半径,作一系列滚子圆。
2作该系列圆的内包络线,即为凸轮的实际轮廓。
C、校核轮廓的最小曲率半径ρmin:
在设计滚子从动件凸轮的工作轮廓时,若滚子半径rt过大,则会导致工作轮廓变尖或交叉。
4、齿轮机构的设计
1、设计数据:
符号
Z1
Z2
m
a
单位
mm
(°)
数据
10
40
6
20
2、处理数据:
(ha*=1,c*=0.25)
(10)
(40)
分度圆直径Φd
60
240
基圆直径Φdb
56.4
225.6
齿顶圆直径Φda
72
252
齿根圆直径Φdf
45
225
分度圆齿厚S
9.42
分度圆齿槽宽e
9.42
分度圆齿距P
18.84
中心距a
150
3、绘制啮合图(μ=2:
1)
齿轮啮合图是将齿轮各部分按比例尺(μ=2:
1)画出齿轮啮合关系的一种图形.它可以直观的的表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数,并可借助图形做必要的分析。
(1)渐开线的绘制:
渐开线齿廓按渐开线的形成原理绘制,如图以齿轮轮廓线为例,其步骤如下:
1按齿轮几何尺寸计算公式计算出各圆直径,画出各相应圆,因为要求是标准齿轮啮合,故节圆与分度圆重合.
2连心线与分度圆(节圆)的叫点为节点P,过节点P作基圆切线,与基圆相切与N2,则
即为理论啮合线的一段,也是渐开线发生线的一段.
3以
线段为半径,作出大齿轮的一条渐开线齿廓,并以P点为始点在分度圆上量出齿槽宽e的距离,记作A点。
并过A点作出该分度圆的切线,记作B点,以
线段作为半径作出另一条渐开线齿廓。
4再以P点为始点在分度圆上划出分度圆齿距P的距离,记作C点,过C点作出该基圆的切线,记作D点。
并以
为半径,作出另一个齿的一条渐开线齿廓。
如此类推,即可。
⑤而小齿轮的画法也是如此,不过齿根那两边则将原来的曲线作成镜像即可。
总结
通过本次课程设计,我对于机械运动学与动力学的分析与设计有了一个比较完整的概念,同时,也培养了我表达,归纳总结的能力。
此外,通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途,这为以后的学习指明了方向,让我在以后的学习中更加思路清晰,明确重点,从而向更好的方向努力。
同时在设计的整个过程中叶发现了自己的很多的缺点,眼高手低,细节问题注意程度不够,在处理关键的数据时往往要重复的计算好几遍,漏掉一个小数点就会导致数据偏差很大。
另外在设计的过程中,我将不断培养自己的合作能力。
自从第一天开始我们全组同学就积极投入到学习中去,完成各自的数据计算,基本草图的绘制,数据的简单处理,为了不影响全组同学的最后数据的计算和数据的统计,我每天都呆在绘图室里五六个小时,尽快完成当天的工作,为本组成员提供参考和数据的分析等等。
我认为大家积极与他人交流,讨论设计过程遇到的难题,一起去解决。
这种学习的方法也是值得借鉴的,在讨论中学习,而且这种由同学自己得到的东西,同学们记得会更加的深刻,另外在讨论学习过程中同学们之间的关系会更加密切,非常有利于增进同学之间的友谊。
通过本次课程设计使我明白了自己知识还比较欠缺,需要学习的东西好有很多,以前总认为自己掌握很好的东西,其实差的还很远,尤其是在机械这个大行业里面,学了那么一丁点的东西,根本拿不出手,要想真正的在这个行业中有所建树,付出是你必须的,而且是不遗余力的去努力学习。
最后感谢指导老师张金明对我们的悉心指导以及各位同学的帮助,顺利的完成了本次的课程设计,努力改正自己的缺点与不足,为以后的工作道路打下坚实的基础。
参考文献
1、《机械原理》/孙恒、陈作模、葛文杰主编——第七版
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- 关 键 词:
- 牛头 刨床 机械 原理 课程设计