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牛头刨床传动机构设计及其运动分析【6张图纸】【课设】

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牛头刨床 传动机构 设计及其 运动分析
资源描述:

牛头刨床传动机构设计及其运动分析

21页-4300字数+说明书+7张CAD图纸

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牛头体装配图.dwg

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牛头刨床传动机构设计及其运动分析说明书.doc

牛头刨床插件及图.rar

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目录

第1章:设计的题目,目的及要求 ………………………………………………………………4                            

1.1 机械原理课程设计的目的…………………………………………………………………… 4                              

1.2 牛头刨床传动机构的分析 ……………………………………………………………………4

1.3 传动机构的要求 ………………………………………………………………………………5

第2章:传动机构的方案设计和计算 ……………………………………………………………6

2.1 传动机构可能的方案及选择 …………………………………………………………………6

2.2 传动机构的运动分析 …………………………………………………………………………9

2.3 用EXCLE编程所得的数据及图形……………………………………………………………11

第3章:课程总结…………………………………………………………………………………15

3.1 总结及心得体会………………………………………………………………………………16

参考文献……………………………………………………………………………………………17


第1章  课程设计题目﹑目的及要求

1.1 机械课程设计目的

   机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程,它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。

   机械原理课程设计目的是以机械原理课程的学习为基础,进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识,培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力,使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法。

   课程设计其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等,并进一步提高计算、分析,计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。


   概括的讲机械课程设计的目的是:

   (Ⅰ)结合生产实际的问题,培养学生综合应用所学的理论知识进行机械系统运动方案的设计以及机构综合与分析的能力;

   (Ⅱ)进一步巩固和加深学生所学的基本理论知识和知识;

   (Ⅲ)通过设计使学生不断树立正确的设计思想,熟悉掌握机械设计的基本方法和步骤,初步具备独立的工作能力;

   (Ⅳ)加强绘图.计算机辅助设计以及相关软件应用的实践技能;

   (Ⅴ)为学生今后解决复杂的生产实际问题打下良好的基础。


1.2 牛头刨床传动机构的设计和分析

   牛头刨床机构简介

   牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图4-1。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,称工作行程,此时要求速度较低并且均匀,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,以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。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与棘轮带动螺旋机构(图中未画),使工作台连同工件作一次进给运动,以便刨刀继续切削。

内容简介:
牛头刨床传动机构的设计和分析目录第1章:设计的题目,目的及要求 4 1.1 机械原理课程设计的目的 4 1.2 牛头刨床传动机构的分析 41.3 传动机构的要求 5第2章:传动机构的方案设计和计算 62.1 传动机构可能的方案及选择 62.2 传动机构的运动分析 92.3 用EXCLE编程所得的数据及图形11第3章:课程总结153.1 总结及心得体会16参考文献17- 20 -第1章 课程设计题目目的及要求1.1 机械课程设计目的机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程,它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。机械原理课程设计目的是以机械原理课程的学习为基础,进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识,培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力,使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法。课程设计其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等,并进一步提高计算、分析,计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。概括的讲机械课程设计的目的是:()结合生产实际的问题,培养学生综合应用所学的理论知识进行机械系统运动方案的设计以及机构综合与分析的能力;()进一步巩固和加深学生所学的基本理论知识和知识;()通过设计使学生不断树立正确的设计思想,熟悉掌握机械设计的基本方法和步骤,初步具备独立的工作能力;()加强绘图.计算机辅助设计以及相关软件应用的实践技能;()为学生今后解决复杂的生产实际问题打下良好的基础。1.2 牛头刨床传动机构的设计和分析牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图4-1。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,称工作行程,此时要求速度较低并且均匀,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,以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。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与棘轮带动螺旋机构(图中未画),使工作台连同工件作一次进给运动,以便刨刀继续切削。(1)机构运动简图及原始数据和要求:牛头刨床传动机构示意图: 原始数据:齿轮转速n1(rpm)模数m(mm)齿数Z1齿数Z2距离L1(mm)滑枕冲程H(mm)行程数比系数K距离L2(mm)中心距O2O3230615551765001.65360350(2)设计过程及主要计算结果:由K=(180+)/(180-)=1.65 得:=180(K-1)/(K+1)=44.15由=(180-)/2=67.92 及cos= O2A/O2O3 得:O2A=131.54由sin(90-)=0.5H/O3B 得:O3B=665.20又由机构分析得S=-Lo3b*sin(j2) w1=2*PI*n1/(60) w2=w1*z1/z2 w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/Lo3a V=-w3*Lo3b*cos(j2) Va=-Lo2a*w2*sin(j1-j2) aj=-(2*Va*w3+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2)/Lo3a at=Lo3b*aj*cos(j2) an=Lo3b*w3*w3*sin(j2) a=an-at可得出机构刨刀滑枕位移s速度v及加速度a。(3)计算原程序及注释:#include #include #define PI 3.1415926int i;float n1=230,m=6,z1=15,z2=55,L1=176,H=500,K=1.65,L2=360,Lo23=350,Lo3b=665.20,Lo2a=131.54;/*定义参数*/float j1,j2,tanj2,S,Lo2a,Lo3b,Lo3a,w1,w2,w3,V,Va,aj,at,an,a;/*定义变量(这里设O3A与Y轴夹角为角1,O3A与Y轴夹角为角2)*/PRINT(float j1) FILE *fp; fp=fopen(d:NTB5.txt,a); tanj2=(Lo2a*sin(j1)/(Lo23+Lo2a*cos(j1); j2=atan(tanj2); /*求解角2*/ Lo3a=sqrt(Lo23+Lo2a*cos(j1)*(Lo23+Lo2a*cos(j1)+(Lo2a*sin(j1)*(Lo2a*sin(j1); S=-Lo3b*sin(j2); w1=2*PI*n1/(60); w2=w1*z1/z2; w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/Lo3a; /*求解O1.O2.O3角速度*/ V=-w3*Lo3b*cos(j2); /*求解刨刀速度*/ Va=-Lo2a*w2*sin(j1-j2); /*滑块A的法向速度*/ aj=-(2*Va*w3+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2)/Lo3a; /*滑块A的法向加速度*/ at=Lo3b*aj*cos(j2); /*滑块B的切向加速度*/ an=Lo3b*w3*w3*sin(j2); /*滑块B的法向加速度*/ a=an-at; /*刨刀的加速度*/ printf(%2d%12.3f%16.3f%16.3f%16.3fn,i,j1/PI*180,S,V,a); fprintf(fp,%2d%12.3f%18.3f%18.3f%18.3fn,i,j1/PI*180,S,V,a); fclose(fp); main() FILE *fp; if(fp=fopen(d:NTB5.txt,w+)=NULL) exit(0); printf( NO:t j1tt Stt Vtt ann); for(j1=0,i=1;j1=2*PI;j1=j1+(10*PI/180),i+) /*随角1变化定义循环*/ PRINT(j1); if(i%20=0) system(pause); fclose(fp); system(pause); (4)程序运行结果及图表分析:系列 角度 位移 (mm) 速度(mm/s) 加速度(mm/s2)1 0.000 -0.000 -1193.611 0.000 2 10.00 -31.649 -1186.250 554.774 3 20.000 -62.906 -1164.052 1118.385 4 30.000 -93.372 -1126.651 1700.996 5 40.000 -122.636 -1073.379 2315.608 6 50.000 -150.262 -1003.161 2979.941 7 60.000 -175.780 -914.367 3718.907 8 70.000 -198.666 -804.569 4567.833 9 80.000 -218.318 -670.223 5576.40110 90.000 -234.020 -506.229 6812.47911 100.00 -244.894 -305.427 8362.83612 110.000 -249.840 -58.197 10322.22013 120.000 -247.470 247.287 12750.26814 130.000 -236.077 622.807 15555.74415 140.000 -213.705 1073.216 18256.81816 150.000 -178.519 1581.651 19648.85917 160.000 -129.655 2088.243 17756.87318 170.000 -68.554 2480.597 10913.57619 180.000 -0.000 2631.014 0.02620 190.000 68.554 2480.598 -10913.53421 200.000 129.655 2088.246 -17756.85522 210.000 178.519 1581.653 -19648.86323 220.000 213.705 1073.218 -18256.82824 230.000 236.077 622.808 -15555.75325 240.000 247.470 247.288 -12750.27626 250.000 249.840 -58.196 -10322.22627 260.000 244.894 -305.427 -8362.84128 270.000 234.020 -506.229 -6812.48329 280.000 218.318 -670.223 -5576.40430 290.000 198.666 -804.568 -4567.83631 300.000 175.780 -914.366 -3718.91032 310.000 150.262 -1003.161 -2979.94433 320.000 122.636 -1073.379 -2315.61034 330.000 93.373 -1126.651 -1700.99835 340.000 62.906 -1164.052 -1118.38736 350.000 31.649 -1186.250 -554.77637 360.000 0.000 -1193.611 -0.002运行结果的图表分析:(5)图解法检验: 取3个位置分别为1=0,90, 40,分别用图解法求位移,速 度,加速度,如图,经检验,所得结果与上述结果在允许误差范 围内一致,故结果正确。1.3 牛头刨床传动机构的设计要求1:为了提高牛头刨床的机械效率,刨刀在空行程的时候必须由急回运动;2:因为牛头刨床的阻力变化较大,所以刨刀在工作时必须速度保持平稳;3:传动机构传动时推动刨床的压力角较小,传动效率较高.4:根据牛头刨床的机构简图以及必要的数据,进行机构的结构设计、结构分析和动力学分析。课程设计的数据曲柄转速 n=48r/min 机架 LAC=380mm工作行程 H=310mm 行程速比系数 K=1.46连杆与导杆之比 LDE/LCD=0.25 曲柄与水平线的夹角 120 第二章 传动方案的设计及计算2.1 牛头刨床的传动方案设计及选择设计方案一: 图2.1四杆机构方案一采用连杆机构,连杆机构的运用十分广泛,它不仅在众多工农机械中得到广泛的运用,而且诸多人造卫星太阳版的展开机构.机械手的传动机构.折叠伞的收放机构及人体假肢等也有用有连杆机构。 (1)其中连杆机构中的运动副一般均为低副,运动副元素为面接触,压力较小,承载能力较大,润滑好,磨损小,加工制造容易,而连杆机构中的低副一般是集合封闭,对保证工作的可靠性有利。 (2)在连杆机构中在原动件的运动规律不变的条件下,可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。(3)连杆上各点的轨迹是不同形状的曲线,其形状随着各构件相对长度的改变而改变,故连杆曲线是形式多样,可满足一些特定的工作需要。但连杆机构的运动必须经过中间机构进行传递,因而传动路线较长,易产生较大的误差积累,同时也使机械效率降低。并且连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般的平衡方法加以消除,因而连杆机构不宜用于高速运动。设计方案二: 图2.2凸轮机构 凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆的到各种预期的运动规律,而且响应快速,机构简单紧凑。因此凸轮机构不可能被数控.电控装置所取代。 凸轮机构的缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点.线接触,易磨损,凸轮机构制造困难。 现代机械日益向高速发展,凸轮机构的运动速度也越来越高,因此高速凸轮的设计及其动力学的问题研究已引起普遍的重视,并已提出了许多适用于在高速条件下采用的推杆运动规律以及一些新型的凸轮机构。另一方面,随着计算机的发展,凸轮机构的计算机辅助工具设计和制造已获得普遍地应用,从而提高了设计和加工的速度及质量。这也使凸轮机构的更广泛应用创造了条件。设计方案三 图2.3导杆机构一、 机构具有确定运动,自由度为F=3n-(2Pl+Ph)=35-(27+0)=1,曲柄为机构原动件;二、 通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动,实现切削功能,能满足功能要求 三、 工作性能,工作行程中,刨刀速度较慢,变化平缓符合切削要求,摆动导杆机构使其具有急回作用,可满足任意行程速比系数K的要求;四、 传递性能,机构传动角恒为90,传动性能好,能承受较大的载荷,机构运动链较长,传动间隙较大;五、 动力性能,传动平稳,冲击震动较小;六、 结构和理性,结构简单合理,尺寸和质量也较小,制造和维修也较容易;七、 经济性,无特殊工艺和设备要求,成本较低。综上所述,方案1的设计较为合理,所以选择方案12.2传动机构尺度的计算及分析主传动机构尺寸的综合与确定由已知数据经过计算得1:由K=1.5可以求得极位夹角由得出=33.66 图2.2.1导杆机构2.2牛头刨床传动机构的运动分析用解析法进行运动分析;如图: 1 2 31G图2.2.2导杆机构建立直角坐标系,利用两个封闭的图形ABCA和CDEGC进行投影可以得到如下的方程式:S3Cos2=L1COS1; (1)S3Sin2=H+L1Sin1; (2) L3Cos3+L4Cos4-LGE=0; (3)L3Sin3+L4Sin4=H; (4)根据(1)(2)(3)(4)计算出2,L3的角速度3和角加速度3;已知1, 1和H由(1)和(2)可得:Tan2=(H+L1Sin1)/L1Cos1可得2=arcTan【(L6+L1Sin1)/L1Cos1】d/dt= 对2求导可得3=【L11(L1+L6Sin1)】(L6+L1+2L6L1Sin1)d/dt=对3求导可得3=【(L6-L1)L1L61Cos1】/(L6+L1+2L6L1Sin1) 求滑块SE,VE, E由(3)、(4)式得:SE=L3Cos3+L4Cos44=arcSin(H-L3Sin3)/L4 求导得:4=【-3L3Cos3】/L4Cos4VE=【-3L3Sin(3-4)】/Cos4 再求导得:4=(3 L3Sin3+4 L4Sin4-3L3Cos3)/L4Cos4e=【-3L3Sin(3-4)+ 3 L3Cos(3-4)- 4 L4】/Cos42.3通过EXCLE表格处理数据 表2.3.1尺寸确定H=523mm124Se(mm)3(rad/s)4(rad/s)Ve(mm/s)34L1=110mm0.000 73.856 176.107 15.070 0.387 0.430 -202.579 0.000 -0.587 L6=380mm10.000 74.814 177.142 6.312 0.566 0.593 -296.187 4.655 3.622 L3=535mm20.000 76.098 178.430 -5.410 0.713 0.684 -372.824 3.792 1.655 L4=134mm30.000 77.648 179.835 -19.549 0.832 0.711 -435.127 3.045 -0.101 1=5rad/s40.000 79.410 181.235 -35.648 0.927 0.680 -485.416 2.396 -1.603 50.000 81.341 182.524 -53.319 1.000 0.602 -525.498 1.827 -2.838 60.000 83.399 183.617 -72.230 1.055 0.485 -556.605 1.319 -3.802 70.000 85.549 184.446 -92.081 1.093 0.340 -579.412 0.856 -4.494 80.000 87.760 184.962 -112.587 1.115 0.175 -594.110 0.421 -4.911 90.000 90.000 185.138 -133.462 1.122 0.000 -600.510 0.000 -5.050 100.000 92.240 184.962 -154.409 1.115 -0.175 -598.160 -0.421 -4.911 110.000 94.451 184.446 -175.112 1.093 -0.340 -586.467 -0.856 -4.494 120.000 96.601 183.617 -195.236 1.055 -0.485 -564.808 -1.319 -3.802 130.000 98.659 182.524 -214.421 1.000 -0.602 -532.602 -1.827 -2.838 140.000 100.590 181.235 -232.290 0.927 -0.680 -489.344 -2.396 -1.603 150.000 102.352 179.835 -248.449 0.832 -0.711 -434.580 -3.045 -0.101 160.000 103.902 178.430 -262.489 0.713 -0.684 -367.800 -3.792 1.655 170.000 105.186 177.142 -273.979 0.566 -0.593 -288.266 -4.655 3.622 180.000 106.144 176.107 -282.452 0.387 -0.430 -194.751 -5.645 5.694 190.000 106.708 175.469 -287.389 0.170 -0.196 -85.286 -6.754 7.662 200.000 106.799 175.363 -288.188 -0.086 0.099 42.898 -7.941 9.164 210.000 106.337 175.891 -284.141 -0.384 0.432 192.798 -9.101 9.668 220.000 105.240 177.085 -274.458 -0.719 0.755 365.771 -10.029 8.518 230.000 103.446 178.860 -258.379 -1.077 1.000 557.877 -10.396 5.126 240.000 100.933 180.979 -235.446 -1.433 1.085 755.124 -9.774 -0.627 250.000 97.745 183.046 -205.907 -1.744 0.939 930.983 -7.784 -7.803 260.000 94.022 184.572 -171.097 -1.959 0.550 1051.548 -4.364 -14.088 270.000 90.000 185.138 -133.462 -2.037 0.000 1089.815 0.000 -16.634 280.000 85.978 184.572 -96.050 -1.959 -0.550 1039.789 4.364 -14.088 290.000 82.255 183.046 -61.714 -1.744 -0.939 917.605 7.784 -7.803 300.000 79.067 180.979 -32.515 -1.433 -1.085 750.153 9.774 -0.627 310.000 76.554 178.860 -9.568 -1.077 -1.000 563.209 10.396 5.126 320.000 74.760 177.085 6.805 -0.719 -0.755 376.062 10.029 8.518 330.000 73.6
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