机械原理课程设计--牛头刨床设计.doc

机械原理课程设计计算说明书设计题目：牛头刨床设计 学校： xxx 院（系）： 机械工程学院 班级： xxx 姓名： xxx 学号： xxx 指导教师： xxx 时间：2月25日至3月8日 共两周 2013年3月7日 前言通过老师对牛头刨床的讲解，对牛头刨床各个构建的功能有了新一步的认识；目的是绘制出机械运动简图，选取方案二，通过数据绘制出第12和6点位置机构运动简图，使得整个运动得以更客观的呈现在我们面前，对以后的设计有一个更好的概念；绘制运动线图，使得运动的数据更直观的表现出来，对整个运动周期的变化有更好的了解；对第12、6点的速度、加速度分析，并且列出方程和画出速度多边形、加速度多边形，进而得出所要机构的运动随时间的变化；对12，6两个位置的受力分析、画出力多边形，算出力矩（），然后全班汇总；通过所给数据设计出凸轮，并且画出凸轮轮廓线；最后是飞轮转动惯量的计算。 目 录 一、 设计（计算）说明书3 1.画机构的运动简图 4 2.绘画机构运动线图4 3.机构运动分析4 (1)对位置12点进行速度分析和加速度分析4 (2)对位置6点进行速度分析和加速度分析5 4.机构运动静力分析7 (1)对位置12点进行运动静力分析7 (2)对位置6点进行运动静力分析8 5. 画平衡力矩图（Me-），力矩作功图(Ae-），盈亏功图（Ae- )(此项画在一张A2号图纸上）二、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计9 1.已知条件、要求及设计数据9 2.设计过程9三、心得体会11四、参考文献11一、设计说明书(详情见牛头刨床A1号图纸) 1画机构的运动简图1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为：取6和20为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，7和18为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余1、2、324等，是由位置1起，顺1方向将曲柄圆作24等分的位置（具体图像见任务书或牛头刨床A1号图纸）。2.绘画机构运动线图分别为S6-t(s),V6-t(s),a6-(s),三个图，其中根据图上上比例s=0.002m/mm,ut=0.00416s/mm ,ks=20mm ,kv=20mm而由公式V=ds/dt ,S=s*y ,t=t*x ,结合三者可得V=s*tan/t=s*(ks*tan)/(ks*t)综上得v=s/(ks*t)=0.024m/mm.s,同理a=v/(kv*t)=0.29m/mm.s2.（具体的图形见牛头刨床A1号图纸。3.机构运动分析（1）曲柄位置“12”和“6”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“12”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W1lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与1一致。 W1=2n1/60 rad/s=6.28rad/sA3=A2=1lO2A=0.6908m/s（O2A）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 A4=A2+A4A2大小 ? ?方向 O4B O2A O4B字母 PA4 PA2 A2A4取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形（具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置速度分析）取6构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C=B+CB大小 ? ?方向 XX(向右) O4B BCP线段 PC PB BC取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行（具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置速度分析）Pb=P a4O4B/ O4A=106mmvb=1.06m/s则由图知， C= 1.08m/s 加速度分析：取曲柄位置“12”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故=,其大小等于12lO2A,方向由A指向O2。W1=6.28rad/s, =12lO2A=4.3 m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得： aA4 = + aA4= aA2n + aA4A2K + aA4A2r大小: ? 42lO4A ? 24A4 A2 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿导路）P线段 PA4 A4A4 PA2 A2A4 A4A4取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm, 4=vA4/lO4A=2.75rad/sa A4n =42lO4A=1.84m/s2 aA4A2K=24A4 A2=0.88m/s2作加速度多边形（具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置加速度分析）则由图知, 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac= aB+ acBn+ a cB大小 ? ?方向 导轨 CB BCP线段 PC PB BB BC 由其加速度多边形（具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置加速度分析）,有ac = 0.4m/s2（2）曲柄位置“6点”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“6”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“12”。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A4=A2+A4A2大小 ? ?方向 O4B O2A O4BP线段 PA4 PA2 A2A4取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm，作速度多边形（具体图形见牛头刨床A1号图纸的6点位置速度分析）Pb=P a4O4B/ O4A=0mmvb=0m/s则由图，取6构件为研究对象，列速度矢量方程，得C = B+CB大小 ? ?方向导轨(向右) O4B BCP线段 PC PB BC其速度多边形如图1-4所示，有 C=PCv=0m/s 取曲柄位置“6”进行加速度分析,取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4= a A4n + a A4= a A2n + a A4A2k + a A4A2大小 ? 42lO4A ? 24A4 A2 ?方向 ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿导路）P线段 PA4 A4A4 PA2 A2A4 A4A4取加速度极点为p,加速度比例尺a=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形图（具体图形见牛头刨床A1号图纸的6点位置加速度分析）则由图得 =42lO4A=0m/s2 aA4A2K=24A4 A2=0 m/s2aA2n=4.34 m/s2用加速度影象法求得a B = a A4 lO4B/lO4A=9.5m/s2 取6构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC = aB+ aCBn+ aCB大小 ? ?方向 导轨 CB BC P线段 PC PB BB BC其加速度多边形如图（具体图形见牛头刨床A1号图纸的6点位置加速度分析）有aC = pCa =5.95m/s24.机构运动静力分析(1)取“12”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作5-6杆组示力图（具体图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置运动静力分析中的5-6杆组力学模型示力图及机构力多边形图）N=100N/mm已知G6=700N，又ac=0.4m/s2,可以计算i6=（G6/g）ac =28.57N 又F=Fr+G6+Pi6+N45+N16=0，作为多边形（具体图形见A1号图纸的12点位置运动静力分析中的5-6杆组力学模型示力图及机构力多边形图）由图力多边形可得： N45=7300N 分离3-4杆组构件进行运动静力分析，由MO4(F)=0即N45*h45-Pi4*hi4-N23*H23+G4*hG- Mi4=0 hi4=Mi4/Pi4 Mi4=Js4*=Ji4* a A4/lO4Ai4=（G4/g）a4 =1.122N代入数据， 得N23=8084.44N 具体受力分析图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置运动静力分析中的3-4杆 对曲柄2进行运动静力分析，则Mb14=N32*h=856.95N/m具体受力分析图形见牛头刨床A1号图纸的12点位置运动静力分析中的1-2杆(2)再取6点为研究对象，同理分别分离5-6,3-4,1-2杆组，分别作出力学模型示力图及机构力多边形图(具体图形见牛头刨床A1号图纸的6点位置运动静力分析中各杆组力学模型示力图及机构力多边形图)其中N=14N/mm最后可得N23=1792.16NMb20=N32*h=0 Nm。5. 画平衡力矩图（Me-），力矩作功图(Ae-），盈亏功图（Ae-)(此项画在一张A2号图纸上）二、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见牛头刨床A2图纸）1.已知条件、要求及设计数据1、已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角，远休止角s，回程运动角，如图8所示，摆杆长度lO9D，最大摆角max，许用压力角；凸轮与曲柄共轴。2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径T，画出凸轮实际廓线。3、设计数据：设计过程选取比例尺，作图l=1mm/mm。（1）.选定凸轮转动中心O2，选择图示比例后根据A2图纸上图解法确定的基圆半径r02=41mm做基圆。（2）.以O2为圆心，中心距d为半径作从动件回转中心的轨迹圆（运用反转法后从动件的转动中心O9将绕点O2反转）在回程过程中（由曲线得）（）（）（3）.在轨迹圆上逆时针方向依次标出推程运动角，远休止角，回程运动角及近休止角。其中推程角和回程角均按每份12.5度等分。（4）.以起点A和各等分点A1,A2,A3.为圆心，lO9D为半径，做圆弧，分别与基圆交一点B1B2B3.（5）分别以A1B1,A2B2,A3B3为基准量取角度位移，使B1A1A1B2A2A2B3A3A3分别与其对应的摆角相等。得到A1A2A3（6）.光滑连接A,A1,A2.A3.即得所求凸轮轮廓曲线。（具体图形见相对应的牛头刨床A2图纸）JF=169.68kgm2三、心得体会为期两周的课程设计结束了，在这次实践的过程中学我到了一些除技能以外的其他东西，深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的看法与感悟。通过这次课程设计我发现了自身存在的不足之处。虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣。我想这将对我以后的学习产生积极地影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性。了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力。最后，感谢学校给了我们这次动手实践的机会，让我们学生有了一个共同学习，增长