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-