牛頭刨床課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和CAD圖機(jī)械帶CAD圖

牛頭刨床課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和CAD圖機(jī)械帶CAD圖,牛頭,刨床,課程設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,以及,cad,機(jī)械 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)位置編號(hào)： 1 7 方案號(hào)： 方案Ⅱ 班 級(jí)： 25040801 姓 名： 程良 學(xué) 號(hào)： 13 2011年1月13日 4 設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì) 一 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)價(jià)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1．機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖1。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，見(jiàn)圖4-1，b），而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。 圖1 牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力曲線圖 2．設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 見(jiàn)表1。 表1 設(shè) 計(jì) 數(shù) 據(jù) 案 方 位 單 號(hào) 符 容 內(nèi) 計(jì) 設(shè) 導(dǎo)桿機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 n2 lO2O4 lO2A lO4B lBC lO4S4 xS6 yS6 G4 G6 P yP JS4 r/min mm N mm Kgm2 Ⅰ 60 380 110 540 0.25 0.5 240 50 200 700 7000 80 1.1 Ⅱ 64 350 90 580 0.3 0.5 200 50 220 800 9000 80 1.2 Ⅲ 72 430 110 810 0.36 0.5 180 40 220 620 8000 100 1.2 案 方 位 單 號(hào) 符 容 內(nèi) 計(jì) 設(shè) 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) δ nO5 z1 zO’ z1’ JO2 JO1 JO3 JO5 φmax lO9D [α] δ0 δ01 δ0’ dO5 dO3 m12 mO31’ α r/min Kgm2 ° mm ° mm ° Ⅰ 0.15 1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 15 125 40 75 10 75 100 300 6 3.5 20 Ⅱ 0.15 1440 13 16 40 0.5 0.4 0.25 0.2 15 135 38 70 10 70 100 300 6 4 20 Ⅲ 0.16 1440 15 19 50 0.5 0.3 0.2 0.2 15 130 42 75 10 65 100 300 6 3.5 20 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 已知： 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上（見(jiàn)圖2）。 要求: (1) 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 (2) 并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。 以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫(huà)在1號(hào)圖紙上（參考圖例1）。 曲柄位置圖的作法為（見(jiàn)圖2），取1和為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，和為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，順?lè)较驅(qū)⑶鷪A周作12等分的位置。 2．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 已知：各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計(jì)），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及切削力的變化規(guī)律（圖1，）。 要求：按表2所分配的第二行的一個(gè)位置，求各運(yùn)動(dòng)副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上內(nèi)容作在運(yùn)動(dòng)分析的同一張圖紙上（參考圖例1）。 表2 機(jī)構(gòu)位置分配表 學(xué)生編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 位置編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 7 8′ 6 8′ 1 2 11 3 1′ 1′ 7′ 4 7′ 8 9 學(xué)生編號(hào) 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 位置編號(hào) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 10 12 1 12 5 2 7 3 8 6 4 5 9 10 11 3．飛輪設(shè)計(jì) 已知：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)，由動(dòng)態(tài)靜力分析所得的平衡力矩，具有定傳動(dòng)比的各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，電動(dòng)機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速、及某些齒輪的齒數(shù)（參見(jiàn)表4-1）。驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)。 要求：用慣性力法確定安裝在軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。以上內(nèi)容作在2號(hào)圖紙上（參考圖例2）。 4．凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知：擺桿9為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角δ0，遠(yuǎn)休止角δ01，回程運(yùn)動(dòng)角δ0’（見(jiàn)圖3），擺桿長(zhǎng)度，最大擺角，許用壓力角（參見(jiàn)表1）；凸輪與曲柄共軸。 要求：確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，畫(huà)出凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在2號(hào)圖紙上（參考圖例5）。 圖2 曲柄位置圖 圖3 擺桿加速度線圖 5．齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 已知：動(dòng)機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速、，皮帶輪直徑、，某些齒輪的齒數(shù)，模數(shù)，分度圓壓力角（參見(jiàn)表1）；齒輪為正常齒制，工作情況為開(kāi)式傳動(dòng)。 要求：算齒輪的齒數(shù)，選擇齒輪副的變位系數(shù)，計(jì)算該對(duì)齒輪傳動(dòng)的各部分尺寸，以2號(hào)圖紙繪制齒輪傳動(dòng)的嚙合圖（參考圖例3）。 目錄 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 u 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 u 機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析 u 機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 u 刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 u 在位置1 7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 u 在位置1 7處曲柄上所需的平衡力矩 三 飛輪設(shè)計(jì) u 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的 確定 四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) u 凸輪基本尺寸的確定 u 凸輪實(shí)際廓線的畫(huà)出 五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) u 齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定 u 齒輪傳動(dòng)的嚙合圖的繪制 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 （1） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （2）機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析 I. 速度分析 A點(diǎn)的速度分析圖 有：VA4 = VA3 + VA4A3 ω2=2πn/60=2π×64÷60＝6.702 rad/s VA3= LO2A * ω2＝0.603 m/s 由圖可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s 由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析 有aA4 = aA3 + aA4A3 aτA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0 aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3） =4.043m2/s a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0 ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0 由圖分析：a τA4 = a n A3 = 4.043m2/s aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B 4+ a n C6B4 由速度分析可知：anC6B4=0 所以aC6= aτB+ anB +aτC6B4+ anC6B4 由圖分析：aτC6B4=1.800 m2/s aC6=6.200m2/s （3）機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 機(jī)構(gòu)在位置7的速度多邊形 有：VA4 = VA3 + VA4A3 ω2=2πn/60=6.702rad/s VA3= LO2A * ω2=0.603 m/s 由圖可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s 可得 有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s. 又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由圖分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/s II.加速度分析 有aA4 = aA3 + aA4A3 aτA4 + a n A4 = anA3 + aτA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/s anA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3） =4.04m2/s aτA3 =0 a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0.793m2/s 由圖分析：ar A4A3=2.700m2/s aτA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B4 + a n C6B4 其中aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=4.110m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/s anC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s 由圖分析：aτC6B4=1.700m2/s aC6=4.100m2/s （4）刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 （1） 在位置4處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 已知G6=800 N FI6=－G6/g * aC=－571.4N 由力的封閉圖形知: FN = 324 N F56=9583N 5桿為二力桿 有 F45= F56’= F56=9583N F45’=F45 = 9583 N aS4/ aA4 = LO4S4/LO4A 所以aS4=0.98 m/s FI4=－G4/g * aS4 =－22.2 N M I4= －JS4*α4 =－2..05 N*m 將FI4 和M I4合成為一個(gè)力FI4’， FI4’距S4為h . h= M I4/ FI4 =92.3mm. 且FI4’ = FI4 =－23N。 由∑MO4 =0 G4 * L1+ FI4* (h+ LO4S4) －F24* L2+ F45* L3=0 其中L1, L2, L3分別表示O4到對(duì)應(yīng)力的作用線的距離。 可得 F24 =7037 N。 由力的封閉圖形知: F14 = 2580 N （2） 在位置4處曲柄上所需的平衡力矩 F14’= F14= 2580 N My = F14’* L4=615 N*m 三 飛輪設(shè)計(jì) （1） 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的 確定 用慣性力法確定JF 四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸輪基本尺寸的確定 （2）凸輪實(shí)際廓線的畫(huà)出 五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1） 齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定 齒輪2的齒數(shù)Z2確定： ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5 得Z2=39 取x1=-x2=0.5 x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29 計(jì)算兩齒輪的幾何尺寸： 小齒輪 d1=m＊Z1=6＊13=78mm ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm da1=d1+2*ha1=78+2*9=96 df1=d1-2*h f1=78-9=69 db1=d1*cosɑ=78*cos20?=73.3 s1=m*( （2）齒輪傳動(dòng)的嚙合圖的繪制 目錄 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 u 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 u 機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析 u 機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 u 刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 u 在位置1 7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 u 在位置1 7處曲柄上所需的平衡力矩 三 飛輪設(shè)計(jì) u 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的 確定 四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) u 凸輪基本尺寸的確定 u 凸輪實(shí)際廓線的畫(huà)出 五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) u 齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定 u 齒輪傳動(dòng)的嚙合圖的繪制 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 （1） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ` （2）機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析 I. 速度分析 A點(diǎn)的速度分析圖 有：VA4 = VA3 + VA4A3 ω2=2πn/60=2π×64÷60＝6.702 rad/s VA3= LO2A * ω2＝0.603 m/s 由圖可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s 由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析 有aA4 = aA3 + aA4A3 aτA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0 aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3） =4.043m2/s a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0 ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0 由圖分析：a τA4 = a n A3 = 4.043m2/s aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B 4+ a n C6B4 由速度分析可知：anC6B4=0 所以aC6= aτB+ anB +aτC6B4+ anC6B4 由圖分析：aτC6B4=1.800 m2/s aC6=6.200m2/s （3）機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 機(jī)構(gòu)在位置7的速度多邊形 有：VA4 = VA3 + VA4A3 ω2=2πn/60=6.702rad/s VA3= LO2A * ω2=0.603 m/s 由圖可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s 可得 有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s. 又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由圖分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/s II.加速度分析 有aA4 = aA3 + aA4A3 aτA4 + a n A4 = anA3 + aτA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/s anA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3） =4.04m2/s aτA3 =0 a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0.793m2/s 由圖分析：ar A4A3=2.700m2/s aτA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B4 + a n C6B4 其中aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=4.110m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/s anC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s 由圖分析：aτC6B4=1.700m2/s aC6=4.100m2/s （4）刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖 由計(jì)算得刨頭C在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)位移 速度 加速度，將其依次連接，構(gòu)成圓滑的曲線，即得刨頭C的運(yùn)動(dòng)線圖。 刨頭線圖如下： 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 （1） 在位置1處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 桿組Ι受力分析圖 由于在一位置時(shí)桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用，力分析圖如下： 由此時(shí)aC=6.599 m2/s, ∴Fs=m×aC=80×6.599=527.928N G6=800N 由此得來(lái)力多邊形 力多邊形如圖： 由上得Fn=827.9N, F45=528.7N 桿組Ⅱ受力分析圖 5桿為二力桿，故受力相反。 有F54=528.7N, aB4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0+6.8962）1／2=6.896 m2/s ∴aS= aB4×0.5=3.448 m2/s FS=-m* aS=-22*3.448=75.86N ∵角加速度α= aτB4/L O4B=6.896÷0.58=11.89rad／s2 慣性力偶M=-Jα=-14.268N*m 由對(duì)點(diǎn)O4求矩得F 24=384.47N 故力多邊形為： 由力多邊形得 FO4=268.1N 桿組Ⅲ的受力分析 （2） 在位置7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 由于在一位置時(shí)桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用 桿組Ι受力分析圖 由此時(shí)aC=4.138m2/s, ∴Fs=m×aC=80×4.138=331N G6=800N P=9000N 由此得來(lái)力多邊形 由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N 桿組Ⅱ受力分析圖 5桿為二力桿，故受力相反。 有F54= F45 =8973.2N, aB4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0.3182+4.112）1／2=4.12 m2/s ∴aS= aB4×0.5=2.06 m2/s FS=-m* aS=-22*2.06=45.32N ∵角加速度α= aτB4/L O4B=4.11÷0.58=7.086rad／s2 慣性力偶M=-Jα=8.5034N*m 由對(duì)點(diǎn)O4求矩得F 24=4866.4N 故力多邊形為： 由力多邊形得 FO4=4031.3N 桿組Ⅲ的受力分析 F42=F24= 4866.4 N (3)曲柄上所需的平衡力矩 在位置1處 由于力與桿件方向相同，所以力偶M=0 在位置7處 F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113.35 N*m 三 飛輪設(shè)計(jì) 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF 1 2 3 4 5 6 0 300 480 525 457.5 367.5 7 8 9 10 11 12 1 247.5 10 37.5 56.25 -52.5 -75 0 四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸輪基本尺寸的確定 （2）凸輪實(shí)際廓線的畫(huà)出 五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1） 齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定 齒輪2的齒數(shù)Z2確定： ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5 得Z2=39 取x1=-x2=0.5 x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29 計(jì)算兩齒輪的幾何尺寸： 小齒輪 d1=m＊Z1=6＊13=78mm ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm da1=d1+2*ha1=78+2*9=96 df1=d1-2*h f1=78-9=69 db1=d1*cosɑ=78*cos20?=73.3 s1=m*( （2）齒輪傳動(dòng)的嚙合圖的繪制 機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)位置編號(hào)：1，7 方案號(hào)：Ⅱ 班 級(jí)：25040801 姓 名：程良 學(xué) 號(hào)：13 2011年 1 月 13 日 目錄 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 u 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 u 機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析 u 機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 u 刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 u 在位置1 7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 u 在位置1 7處曲柄上所需的平衡力矩 三 飛輪設(shè)計(jì) u 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的 確定 四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) u 凸輪基本尺寸的確定 u 凸輪實(shí)際廓線的畫(huà)出 五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) u 齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定 u 齒輪傳動(dòng)的嚙合圖的繪制 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 （1） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ` （2）機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析 I. 速度分析 A點(diǎn)的速度分析圖 有：VA4 = VA3 + VA4A3 ω2=2πn/60=2π×64÷60＝6.702 rad/s VA3= LO2A * ω2＝0.603 m/s 由圖可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s 由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析 有aA4 = aA3 + aA4A3 aτA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0 aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3） =4.043m2/s a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0 ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0 由圖分析：a τA4 = a n A3 = 4.043m2/s aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B 4+ a n C6B4 由速度分析可知：anC6B4=0 所以aC6= aτB+ anB +aτC6B4+ anC6B4 由圖分析：aτC6B4=1.800 m2/s aC6=6.200m2/s （3）機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 機(jī)構(gòu)在位置7的速度多邊形 有：VA4 = VA3 + VA4A3 ω2=2πn/60=6.702rad/s VA3= LO2A * ω2=0.603 m/s 由圖可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s 可得 有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s. 又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由圖分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/s II.加速度分析 有aA4 = aA3 + aA4A3 aτA4 + a n A4 = anA3 + aτA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/s anA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3） =4.04m2/s aτA3 =0 a KA3 =ω4×VA4A3=2*ω4* VA4A3=0.793m2/s 由圖分析：ar A4A3=2.700m2/s aτA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aτB+ a n B +aτC6B4 + a n C6B4 其中aτB4/ aτA4 = LO4B/LO4A 所以aτB4=4.110m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/s anC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s 由圖分析：aτC6B4=1.700m2/s aC6=4.100m2/s （4）刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖 由計(jì)算得刨頭C在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)位移 速度 加速度，將其依次連接，構(gòu)成圓滑的曲線，即得刨頭C的運(yùn)動(dòng)線圖。 刨頭線圖如下： 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 （1） 在位置1處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 桿組Ι受力分析圖 由于在一位置時(shí)桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用，力分析圖如下： 由此時(shí)aC=6.599 m2/s, ∴Fs=m×aC=80×6.599=527.928N G6=800N 由此得來(lái)力多邊形 力多邊形如圖： 由上得Fn=827.9N, F45=528.7N 桿組Ⅱ受力分析圖 5桿為二力桿，故受力相反。 有F54=528.7N, aB4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0+6.8962）1／2=6.896 m2/s ∴aS= aB4×0.5=3.448 m2/s FS=-m* aS=-22*3.448=75.86N ∵角加速度α= aτB4/L O4B=6.896÷0.58=11.89rad／s2 慣性力偶M=-Jα=-14.268N*m 由對(duì)點(diǎn)O4求矩得F 24=384.47N 故力多邊形為： 由力多邊形得 FO4=268.1N 桿組Ⅲ的受力分析 （2） 在位置7處各運(yùn)動(dòng)副反作用力 由于在一位置時(shí)桿組Ι不受生產(chǎn)阻力P的作用 桿組Ι受力分析圖 由此時(shí)aC=4.138m2/s, ∴Fs=m×aC=80×4.138=331N G6=800N P=9000N 由此得來(lái)力多邊形 由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N 桿組Ⅱ受力分析圖 5桿為二力桿，故受力相反。 有F54= F45 =8973.2N, aB4=（（anB4）2+（aτB4）2）1／2=（0.3182+4.112）1／2=4.12 m2/s ∴aS= aB4×0.5=2.06 m2/s FS=-m* aS=-22*2.06=45.32N ∵角加速度α= aτB4/L O4B=4.11÷0.58=7.086rad／s2 慣性力偶M=-Jα=8.5034N*m 由對(duì)點(diǎn)O4求矩得F 24=4866.4N 故力多邊形為： 由力多邊形得 FO4=4031.3N 桿組Ⅲ的受力分析 F42=F24= 4866.4 N (3)曲柄上所需的平衡力矩 在位置1處 由于力與桿件方向相同，所以力偶M=0 在位置7處 F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113.35 N*m 三 飛輪設(shè)計(jì) 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF 位置 1 2 3 4 5 6 平衡力矩 0 300 480 525 457.5 367.5 7 8 9 10 11 12 1 247.5 10 37.5 56.25 -52.5 -75 0 由圖可得最大盈虧功【W(wǎng)】=3589 J JF=900[W]δ*n2π2= 11.985kg*m2 四 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1求擺動(dòng)從東件凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 由擺桿9做等加速等減速運(yùn)動(dòng)，及角角加速度ε與角度δ的關(guān)系可得： 設(shè)：δ在0—35度時(shí)： ε=a; δ在35—70 度時(shí)： ε=-a; δ在70—80度時(shí)： ε=0 δ在80—115度時(shí)： ε=-a δ在115—150度時(shí)： ε=a 那么： δ在0—35度時(shí)： dψ=aδ δ在35—70 度時(shí)： dψ=70a-aδ δ在70—80度時(shí)： dψ=0 δ在80—115度時(shí)： dψ=-aδ+80a δ在115—150度時(shí)： dψ=aδ-150a 得：δ在0—35度時(shí)： ψ=aδ22 δ在35—70 度時(shí)： ψ=-aδ22+70aδ-1225a δ在70—80度時(shí)： ψ=1225a δ在80—150度時(shí)： δ—ψ 圖像與δ在0—70度時(shí)的圖像關(guān)于δ=75對(duì)稱。 由以上計(jì)算可得 ψmax=1225a=15o a=0.0122 由公式得出如下數(shù)據(jù)關(guān)系 由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)線圖｜ 2求凸輪基圓半徑 通過(guò)作圖法求出基圓半徑r0=60mm,再做出凸輪的理論和實(shí)際廓線。 五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1 Z2齒輪齒數(shù)的確定 由齒輪的傳動(dòng)情況可得： n’0d05=n0d03 得 n0=n’0d05d03 = 1440*100300 =480(rad/s) z’0m031'n3=z’1m031'n1 得n1=z’0m031'n3z’1m031' = 16*480*440*4 =192(rad/s) z1m12n1=z2m12 得 z2= z1m12n1m12n2 = 13*6*1926*64 =39 2 齒輪副z1-z2的變位系數(shù)的確定 有圖可知： ＰＮ1＝r sinα=mzsinα/2 ＰB= ha*-xmsinα 代入不根切的幾何條件式 ＰB≤ＰＮ1得 x≥ ha*- zsin2α2 于是得出不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)為 Xmin= ha*- zsin2α2 當(dāng)α=20。, ha*=1,z=13時(shí)，有 x1=0.24, x2=-0.24 3 z1，z2齒輪數(shù)據(jù)的確定 名稱 符號(hào) 齒輪1 齒輪2 變位系數(shù) x 0.24 -0.24 分度圓直徑 d 78 234 嚙合角 α 20 20 齒頂高 ha 7.44 4.56 齒根高 hf 6.06 8.94 齒頂圓直徑 da 92.88 243.12 齒根圓直徑 df 65.88 216.12 中心距 a 156 4 畫(huà)出齒輪副z1-z2的嚙合圖 由計(jì)算結(jié)果，利用CAD二次開(kāi)發(fā)軟件，畫(huà)出兩個(gè)齒輪，然后組裝為齒輪嚙合圖，并作標(biāo)注。  課程設(shè)計(jì)感想 機(jī)械設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門(mén)理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程。課程設(shè)計(jì)就是要把我們平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)用于實(shí)踐，既是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，也是讓我們更叫熟悉課堂上學(xué)到的東西。 牛頭刨床的課程設(shè)計(jì)幾乎包含了我們本學(xué)期所學(xué)的所有重點(diǎn)內(nèi)容的實(shí)踐知識(shí)，從速度，加速度和受力分析，到飛輪的計(jì)算，再到凸輪齒輪的設(shè)計(jì)，讓我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)平時(shí)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)有所加深。桿件的速度，加速度和受力的分析中，我深刻地體會(huì)到做學(xué)問(wèn)要一絲不茍，因?yàn)樵诒姸嗟囊蛩刂?，少考慮了一項(xiàng)的話，就會(huì)給整個(gè)設(shè)計(jì)帶來(lái)根本性的錯(cuò)誤。另外，作圖的準(zhǔn)確性也直接影響了結(jié)果的準(zhǔn)確性。 在凸輪的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)運(yùn)動(dòng)和受力要求，要能準(zhǔn)確理解其在設(shè)計(jì)過(guò)程的哪個(gè)環(huán)節(jié)代表什么意義。首先，準(zhǔn)確的計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在凸輪中要根據(jù)等加速度和等減速度的要求求出擺角和行程角的關(guān)系。這其中可以利用EXCEL軟件求出很多分點(diǎn)的數(shù)值，對(duì)后面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性有很大的幫助。在確定凸輪基圓時(shí)，我本想用解析法，即把書(shū)上的基圓半徑的公式換成角度關(guān)系，但發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的替換是不正確的，我通過(guò)在網(wǎng)上搜索相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)有很多關(guān)于快速準(zhǔn)確求出凸輪基圓半徑的論文。但大多數(shù)給出的解析公式都包含凸輪中心到擺桿中心的距離這個(gè)量，而在本課程設(shè)計(jì)中，這是一個(gè)待求量，所以我選擇了作圖法。 在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，我先通過(guò)設(shè)計(jì)要求求出齒數(shù)和變位數(shù)，在求出一些基本量。在畫(huà)齒輪圖時(shí)，我想起在參加機(jī)械創(chuàng)新大賽時(shí)，一個(gè)學(xué)長(zhǎng)做過(guò)在PROE中的齒輪二次開(kāi)發(fā)函數(shù)，于是經(jīng)過(guò)搜索，我發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)安裝二次開(kāi)發(fā)的CAXA可以由齒數(shù)，模數(shù)和變位數(shù)直接畫(huà)出齒輪圖，而且和我計(jì)算的基本量的尺寸一樣。于是我將圖導(dǎo)入CAD再進(jìn)行組合布圖，就很方便的得出了齒輪的嚙合圖。其實(shí)在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，主要精力在產(chǎn)品的構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，至于出圖，應(yīng)該是個(gè)體力活，因此，多掌握一些畫(huà)圖軟件和畫(huà)圖技巧可以大大減少工作量。 另外，真正的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，團(tuán)隊(duì)的協(xié)作也很有必要，在本課程設(shè)計(jì)中，飛輪設(shè)計(jì)所用到的數(shù)據(jù)就是一組人的計(jì)算結(jié)果，所以，學(xué)會(huì)分工協(xié)作在設(shè)計(jì)中也會(huì)發(fā)揮很大的作用。 總體感覺(jué)，課程設(shè)計(jì)對(duì)我們工科的學(xué)生來(lái)說(shuō)，對(duì)于掌握課本知識(shí)和鍛煉動(dòng)手能力是十分有益處的。 23