机械原理课程设计通用版.docx
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机械原理课程设计通用版
目录
1设计题目及原始数据1
1.1题目:
牛头刨床机构的分析与综合1
1.2原始数据1
2机构运动简图2
3导杆机构的尺寸综合3
4导杆机构的运动分析3
4.1已知数据3
4.2设计步骤3
4.2.1位置划分3
4.2.2位置的运动分析4
4.2.3运动分析结果汇总表5
5导杆机构动态静力分析6
5.1已知数据6
5.2设计步骤6
5.2.1惯性力及力矩结果汇总表6
5.2.2求齿轮的重量6
5.2.3位置动态静力分析7
5.2.4动力分析结果汇总表10
6齿轮机构设计计算10
6.1已知数据10
6.2设计步骤10
6.2.1确定变位系数10
6.2.2计算齿轮几何尺寸11
1设计题目及原始数据
1.1题目:
牛头刨床机构的分析与综合
1.2原始数据
各符号的意义:
H:
刨头的最大行程;
K:
导杆机构行程速度变化系数;
LO2O3:
导杆转动副O3至曲柄转动副O2的距离;
P1:
导杆4质心S4至转动副O3之距与导杆长之比,即LO3S4/LO3B;
P2:
LBF/LO3B——导杆5与导杆4的长度比;
P3:
连杆5质心S5到转动副B之距与杆5长之比,即LBS5/LBF;
LF56:
刨头6质心到转动副F之距;
m4,m5,m6:
分别为构件4、5、6的质量;
JS4,JS5:
分别为构建4、5对各自质心的转动惯量;
FC:
刨头所受切削阻力;
YP:
切削阻力FC至O2的垂直距离;
n2:
曲柄2,齿轮5及凸轮7的转速;
m:
齿轮4、5的模数;
Z4、Z5:
分别为齿轮4、5的齿数。
2机构运动简图
3导杆机构的尺寸综合
a、导杆机构的极位夹角θ与导杆的最大摆角φ:
θ=φ=180
=
b、导杆长LO3B=
=mm;
c、曲柄长LO2A=LO2O3·
=mm;
d、连杆长LBF=LO3B·P2=mm;
e、刨头导路x——x至O3点的距离LO3M
LO3M=LO3B-DE/2=
=mm;
f、导杆质心到转动副B之距LO3O4=LO3B·P1=mm;
g、连杆质心到转动副B之距LBS5=LBF·P3=mm。
4导杆机构的运动分析
4.1已知数据
a、由机构综合确定各构件长度和质心位置;
b、曲柄转速n2=80r·p·m。
4.2设计步骤
4.2.1位置划分
将机构运动简图选定17个位置,其中1对应导杆的左极限位置,1——12每个位置间隔为30°,1’对应滑块距离左极限位置0.05H时曲柄所在位置,7’为滑块距离右极限位置0.05H时曲柄所在位置,4’和10’对应于曲柄与导杆共线的两个位置,8’对应导杆的右极限位置。
4.2.2位置的运动分析
位置运动分析
VA4=VA3+VA4A3
大小:
?
?
方向:
O3B⊥O2A∥O3B
VF=VB+VFB
大小:
?
?
方向:
∥FM⊥O3B⊥BF
aA4=aA4+aA4=aA3+aA4A3+aA4A3
大小:
?
?
方向:
?
∥O3B⊥O3B∥O2A⊥O2B∥O3B
af=aB+aFB+aFB
大小:
?
?
方向:
∥FM⊥O3B∥BF⊥BF
位置运动分析
VA4=VA3+VA4A3
大小:
?
?
方向:
O3B⊥O2A∥O3B
VF=VB+VFB
大小:
?
?
方向:
∥FM⊥O3B⊥BF
aA4=aA4+aA4=aA3+aA4A3+aA4A3
大小:
?
?
方向:
?
∥O3B⊥O3B∥O2A⊥O2B∥O3B
af=aB+aFB+aFB
大小:
?
?
方向:
∥FM⊥O3B∥BF⊥BF
位置运动分析
VA4=VA3+VA4A3
大小:
?
?
方向:
O3B⊥O2A∥O3B
VF=VB+VFB
大小:
?
?
方向:
∥FM⊥O3B⊥BF
aA4=aA4+aA4=aA3+aA4A3+aA4A3
大小:
?
?
方向:
?
∥O3B⊥O3B∥O2A⊥O2B∥O3B
af=aB+aFB+aFB
大小:
?
?
方向:
∥FM⊥O3B∥BF⊥BF
4.2.3运动分析结果汇总表
数值各量名称
位置
5导杆机构动态静力分析
5.1已知数据
a、有运动分析确定加速度与角速度ε4、ε5、as4、as5、af;
b、各构件的质量m4、m5、m6(滑块3质量不计);
c、各构件的转动惯量JS4、JS5;
d、切削阻力FC及其线图;
e、齿轮5模数m,齿数Z5,两齿轮中心线与X轴夹角α=30°。
5.2设计步骤
5.2.1惯性力及力矩结果汇总表
数值各量名称
位置
导杆4
导杆5
刨头6
表中HI4=
HI5=
5.2.2求齿轮的重量
齿根圆直径df=m(Z5-2.5)=mm;
齿圈横断面积S=3mB=mm²;
B:
齿轮宽,取100mm;
ρ:
齿轮材料密度,钢的密度为7.8g/cm3;
齿轮5的重量近似计算:
GZ5=1.274
10-5πdfSρ(N)=N。
5.2.3位置动态静力分析
位置的动态静力分析
a、杆组6——5力方程:
R45+R45+G5+FI5+G6+FI6+FC+R16=0
大小:
方向:
b、杆组3——4力方程
R23+R54+G4+FI4+R14=0
大小:
方向:
c、曲柄2力方程
RZ4Z5+R32+GZ5+R12=0
大小:
方向:
d、齿轮Z4上力矩平衡:
Mb+RZ4Z5··rb4=0
Mb=
位置的动态静力分析
a、杆组6——5力方程:
R45+R45+G5+FI5+G6+FI6+FC+R16=0
大小:
方向:
b、杆组3——4力方程
R23+R54+G4+FI4+R14=0
大小:
方向:
c、曲柄2力方程
RZ4Z5+R32+GZ5+R12=0
大小:
方向:
d、齿轮Z4上力矩平衡:
Mb+RZ4Z5··rb4=0
Mb=
位置的动态静力分析
a、杆组6——5力方程:
R45+R45+G5+FI5+G6+FI6+FC+R16=0
大小:
方向:
b、杆组3——4力方程
R23+R54+G4+FI4+R14=0
大小:
方向:
c、曲柄2力方程
RZ4Z5+R32+GZ5+R12=0
大小:
方向:
d、齿轮Z4上力矩平衡:
Mb+RZ4Z5··rb4=0
Mb=
5.2.4动力分析结果汇总表
数值各量名称
位置
FC
R16
R65
R54
R43
R14
R12
RZ4Z5
M6
6齿轮机构设计计算
6.1已知数据
a、齿数中Z4、Z5;
b、模数m;
c、齿顶高系数ha※=1,径向间隔系数c※=0.25;
d、压力角α=20°;
e、齿轮传动采用等变位传动。
6.2设计步骤
6.2.1确定变位系数
查表得变位系数为
6.2.2计算齿轮几何尺寸
名称
符号
计算公式
计算结果
分度圆直径
基圆直径
齿根圆直径
分度圆齿厚
齿顶圆齿厚
中心距
重合度
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