机械原理课程设计计算说明书-牛头刨床机构的分析与综合.docx

目录1、 设计题目及原始数据2、 机构运动简图3、 导杆机构的尺寸综合4、 导杆机构的运动分析4.1、已知数据4.2、设计步骤4.2.1、各位置的划分4.2.2、运动分析 速度方程及速度多边形 加速度方程及加速度多边形5、 导杆机构的动态静力分析5.1、已知数据5.2、设计步骤 5.2.1、惯性力及力矩结果汇总表 5.2.2、求齿轮的重量 5.2.3、动态静力分析杆组65力方程及力图杆组34力方程及力图 曲柄2力方程及力图 计算力矩平衡 5.2.4、运动分析结果汇总表 6、齿轮机构设计计算 6.1、已知数据 6.2、设计步骤6.2.1、确定变位系数6.2.2、计算齿轮的几何尺寸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、 原始数据方案号klo2o3mmp1p2p3lf56mmm4kgm5kgm6kg31.54300.50.320.515020362js4kg.m2js5kg.m2fcnypmmn2mz4z5hmm1.20.025150018080141648500名称符号的意义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lbs5/lbf;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3导杆机构的尺寸综合a、导杆机构的极位夹角与导杆的最大摆角=180k-1k+1=36b、导杆长lo3b=h2sin2=809mmc、曲柄长loa=lo2o3sin2=132.9mmd、连杆长lbf=lo3bp2=258.9mme、刨头导路xx至o3点的距离lo3m lo3m=lo3b-de/2= lo3b(1+cos2)2=789.2mmf、导杆质心到转动副b之距lo3o4=lo3bp1=404.5mmg、连杆质心到转动副b之距lbs5=lbfp3=129.45mm4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=80rpm4.2、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，112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、3，7，10位置的运动分析4.2.2.1、 3位置运动分析va4=va3+va4a3大小：？ w*lao2 ？方向：o3b o2a o3bvf=vb+vfb大小：？ lbo3*va4/lao3 ？ 方向：fm o3b bfaa4 = aa4+ aa4= aa3+ aa4a3+ aa4a3大小：？ w2a4*lao3 w2lao2 2wa4*va4a5 ？方向：？ o3b o3b o2a o3a o3baf = ab + afb + afb大小：？ lob3*aa4/lao3 w2lbf ？方向：fm o3b bf bf 4.2.2.2、 7位置运动分析va4= va3 + va4a3大小：？ wlao2 ？方向：o3b o2a o3bvf = vb + vfb大小：？ lbo3*va4/lao3 ？ 方向：fm o3b bfaa4 = aa4+ aa4= aa3+ aa4a3+ aa4a3大小：？ wa42*lao3 ? w2*lao2 2wa4*va4a5 ？方向：？ o3b o3b o2a o3a o3baf= ab+ afb+ afb大小：？ lb03*aa4/lao3 wf2*lfb ？方向：fm o3b bf bf 4.2.2.3、 10 位置运动分析va4 =va3 + va4a3大小：？ w*lao2 ？方向：o3b o2a o3bvf= vb+ vfb大小：？ lbo3*va4/lao3 ？ 方向：fm o3b bfaa4 = aa4+ aa4= aa3+ aa4a3+ aa4a3大小：？ ？方向：？ o3b o3b o2a o3a o3baf= ab + afb + afb大小：？ lbo3*aa4/lao3 w2lfb ？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45vf45a s4a s5a frad/srad/sm/srad/s2rad/s2m/s2m/s2m/s231.18-1.1261.512.5342.5962.154.75.371.351.0040.9612.357.5314.558.658.4102.8102.38002.12.21.25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4、5、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=305.2、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6fi4mi4hi4fi5mi5hi5f3787.533.04080.0038631.450.06490.00206423.637502.5714.820.0294944.870.18830.004196608.9210390.700016.5300158.87表中hi4=mi4fi4 hi5=mi5fi55.2.2、求齿轮的重量齿根圆直径df=m（z5-2.5）=637mm齿圈横断面积s=3mb=4200mm2b:齿轮宽，取100mm；：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=1.27410-5dfs（n）=835.19n5.2.3、 3、7、10位置动态静力分析5.2.3.1、 3位置的动态静力分析a、杆组65力方程：r45 + r45 + g5+ fi5 + g6 + fi6 + fc + r16=0大小：? ? 30 620 1500 ?方向：bf bf 竖直向下 与as5反向 竖直向下 与as6反向 水平向左 竖直向上b、杆组34力方程r23 + r54+ g4+ fi4+ r14 + r14 =0大小： ? 1725 200 ？ ?方向：bo3 竖直向下 与as4相反 ？ ?r54=1725n,对o3点取距求r23：mo3(f)=0求得r23=1909nc、曲柄2力方程rz4z5 + r32 + gz5+ r12=0大小： 187.5 2550.5 835.19 ？方向：与两基圆内切向上 o3b 竖直向下 ？ d、齿轮z4上力矩平衡：mb+rz4z5rb4=0mb=197.335n.m5.2.3.2、 7位置动态静力分析a、杆组65力方程：r45 + r45+ g5 + fi5 + g6 + fi6 + fc+ r16 =0大小：? ? 30 620 0 ？方向：bf bf 竖直向下 与as5反向 竖直向下 与as6反向 水平向左 竖直向上b、杆组34力方程r23 + r54 + g4 + fi4 + r14 + r14 =0大小： ？ 1725 200 ？ ？方向：bo3 竖直向下 与as4相反 ？ ？r54=645n,对o3点取距求r23：mo3(f)=0求得r23=494.5nc、曲柄2力方程rz4z5 + r32 + gz5 + r12=0大小： 225 ？ 835.19 ？方向：与两基圆内切向下 o3b 竖直向下 ？ d、齿轮z4上力矩平衡：mb+rz4z5rb4=0mb=23.68n.m 5.2.3.3、 10位置动态静力分析a、杆组65力方程：r45 + r45+ g5 + fi5 + g6 + fi6 + fc+r16=0大小：? ? 30 620 0 ？方向：bf bf 竖直向下 与as5反向 竖直向下 与as6反向 水平向左 竖直向上b、杆组34力方程r23 + r54 + g4 + fi4+ r14+ r14 =0大小： ？ 150 200 ？ ？方向：bo3 竖直向下 与as4相反 ？ ？r54=150n,对o3点取距求r23：mo3(f)=0求得r23=302.86nc、曲柄2力方程rz4z5+ r32+ gz5+ r12=0大小： 180 ? 方向：与两基圆 o3b 竖直向下 ？内切向上d、齿轮z4上力矩平衡：mb+rz4z5rb4=0mb=18.9432n.m 5.2.4、 动力分析结果汇总表数值 各量名称位置fcr16r65r54r43r14r12rz4z5mb315003301972.0817251909 7802865.3187.519.770570594.6645494.55102042.122523.68100660155.2150302.863901027.518018.946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=20e、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d4d=mz分度圆直径d5d=mz基圆直径db1db=mz*cos20基圆直径db2db=mz*cos20齿根圆直径df4df=d-