2020年牛头刨床机构运动分析课程设计.doc

牛头刨床机构运动分析课程设计 篇一：牛头刨床机构运动分析课程设计 江苏师范大学机电工程学院 课程设计说明书 题目：牛头刨床机构设计及运动分析系别专业班级学生姓名学号指导教师 xx年1月8日 目录 一、概述 1.1、课程设计的目的2 1.2、工作原理21.3、设计要求31.4、设计数据4 1.5、创新设计内容及工作量4二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析 2.1、方案分析52.2、主传动机构尺寸的综合与确定52.2、杆组拆分62.4、绘制刀头位移曲线图7三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序 3.1、解析法进行运动分析83.2、程序编写过程（计算机C语言程序）10 3.3、计算数据结果123.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析13四、小结 心得体会18五、参考文献 参考文献19 一、概述 1.1、课程设计的目的目的： 机械课程创新设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他是机制专业课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机制专业课程的学习为基础，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专业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，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。1.2、工作原理 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图1为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。 （a）机械系统示意图（b）刨头阻力曲线图 （c）执行机构运动简图 图1牛头刨床 1.3、设计要求 电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为5。要求导杆机构的最大压力角应为最小值。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 1.4、设计数据 1.5、创新设计内容及工作量 1)根据给定的工作原理和设计数据确定机构的运动尺寸；2)导杆机构的运动分析。用解析法求出刨头6的位移、速度、加速度及导杆4的角速度和角加速度，并编程绘制运动线图3)编写计算机辅助优化设计与运动分析说明书，包括问题的数学模型、程序框图、源程序及计算结果图表等内容。 篇二：机械原理课程设计牛头刨床的运动分析 机械原理 课程设计计算说明书 题目：牛头刨床主传动机构的设计与分析 系别工程与应用科学系专业班级08级机械工程及自动化2班学生姓名高峰学号1xx247801指导教师李辉 xx年7月 目录 一、概述 1.1、课程设计的任务和目的11.2、课程设计的要求11.3、课程设计的数据1 二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析 2.1、机构选型、方案分析及方案的确定22.2、主传动机构尺寸的综合与确定22.3、杆组拆分32.4、绘制机构运动简图32.5、绘制刀头位移曲线图3 三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序 3.1、解析法进行运动分析33.2、程序编写过程（计算机C语言程序）53.3、计算数据结果63.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析7四、小结 心得体会8 五、参考文献 参考文献8 一、概述 1.1、课程设计的任务和目的课程设计的任务： （一）执行机构结构设计及分析 1牛头刨床的机构选型、运动方案拟定；2主传动机构尺度综合及确定； 3机构的杆组拆分和机构简图的绘制；4绘制刀头位移曲线图； （二）执行机构运动分析 1建立数学模型，解析法进行运动分析；2程序编写； 3上机调试程序； 4位移、速度和加速度运动曲线图与分析； （三）撰写设计说明书（四）考核 课程设计的目的： 机械原理课程设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，记忆不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，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。 1.2、课程设计的要求 （1）根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的结构设计、结构分析和运动动力学分析； （2）为了提高生产效率，要求刨刀的往复切削运动具有急回特性（切削时刨刀的移动速度低于空行程速度）； （3）刨刀且学运动速度平稳； （4）要求机构具有良好的传力特性（在整个行程中推动牛头刨床应有较小的压力角）。 1.3、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 二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析 2.1、机构选型、方案分析及方案的确定主执行机构设计参考方案： 方案1方案2方案 3 方案分析：方案一、 1.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； 2.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 3.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； 4.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； 5.动力性能，传动平稳，冲击震动较小； 6.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；7.经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。方案确定： 综上所述，所以选择方案一。 2.2、主传动机构尺寸的综合与确定由已知数据经过计算得 由K? 180?180?-? 得出?=33.66 ?380?sin 33.66?2 ?110（mm） AB?ACsin ? 2 H CD? sin ?2 ?535(mm) DE?CD? LDELCD ?535?0.25?134(mm) CD?CDCOS H?CD? 2 ? ?523(mm) 2.3、杆组拆分 2.4、绘制机构运动简图（见图纸）2.5、绘制刀头位移曲线图 1120150197343 Se-0.230-0.246-0.2980.020 三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序 3.1、解析法进行运动分析 如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA及CDEGC。投影方程式为 s3cos?3?l1cos?1（1）s3sin?3?l6?l1sin?1（2）l3cos?3?l4cos?4?SE?0（3）l3sin?3?l4sin?4?l6（4） 篇三：牛头刨床机构课程设计 目录 一课程设计的目的和任务二工作原理与结构组成三设计方案确定 四拟订传动系统方案五确定机构尺寸参数六运动分析及参数计算 七.对整机设计的结果分析,本机的优缺点和改进意见八.收获体会和建议九参考文献 牛头刨床机构的分析与综合 一、课程设计的目的和任务 1、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。其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，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。2、任务 本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。 二、工作原理与结构组成牛头刨床的简介 牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。 三、设计方案的确定 方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。 结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。一是由于执行件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大；二是机构随着行程速比系数K 的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。 方案（b）由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串 联而成。该方案在传力特性和执行件的速度变化方面比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD中，随着行程速比系数K的增大，机构的最大压力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方案（a）更大。 （C）方案（c）由摆动导杆机构 和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（b）的缺点，传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。 比较以上三种方案，从全面衡量得失来看，方案(c)作为刨削主体机构系统较为合理。 四拟定传动系统方案 传动系统的作用通常是实现减速、增速和变速，有时也用作实现运动形式 的转换，并且在传递运动的同时，将原动机的输出功率和转矩传递给执行机构。 通常要把原动机的输出运动传给执行机构，仅选用一种传动装置或机构的情况较少见，大多数情况是选择若干种传动装置或机构合理地加以组合布置，构成一个传动系统，才能实现预期的工作要求。在进行传动装置和机构的选择与设计时应注意以下问题： (1)设原动机的转速为nd，执行机构原动件的设计转速为，则传动装置系统的总传动比 ni?d 如果传动装置系统由n个传动装置或机构串联组成，其每个传动装置或机构的传动比分别为i1，i2，in，则 i=i1.i2.i3.in 每种传动装置或机构的传动比的取值可参阅表3.1。若i大于推荐值时，通常应该用两级或两级以上的传动装置或机构串联组合来进行传动。 (2)当系统为减速传动时，宜使i1 差不要太大。这样可使中间各级轴有相对较高的转速和较小的扭矩，转轴及轴上的零件可以设计得尺寸较小，从而获得较为紧凑的结构。 (3)因为传动轴及轴上的传动零件的尺寸，主要取决于所传递的扭矩。当系统传递的功率一定时，轴的转速愈高，其扭矩愈小，传动轴与传动零件的尺寸可以设计得愈小，故宜将传动能力小的机构安排在高速级。如带传动和摩擦传动宜布置在高速级；需要密封的齿轮传动宜布置在高速级，这样因齿轮尺寸小，可减小密封箱体的外廓尺寸；生产成本高、加工困难的零件宜布置在高速级，如锥齿轮传动宜布置在高速级。 (4)为了使机器运转平稳，减少震动冲击和噪音，宜将带传动布置在高速级，从而可利用传动带的弹性吸振、打滑，防止过载时损坏基它零件。链传动冲击、振动大，宜布置于中、低速膜的形成，从而提高蜗杆传动的效率。 (5)蜗杆传动宜布置在高速级，以便提高齿面的相对滑动速度，有利于液体动力润滑油膜的形成，从而提高蜗杆传动的效率。 (6)为了减少能耗、减轻振动，宜将转换运动形式的机构，如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等布置在与执行机构相连的低速级一端。 (7)选择尽可能短的传动链结构。因为这样作可减少机械的构件、零件数目，降低制造成本，提高机械效率和系统的传动精度和可靠性，同时也关系到设备的使用、保养和维修的简便程度。 五确定机构尺寸参数 1.尺寸参数确定依据 行程速比系数或压力角确定。尺度综合过程如下：由K=1.5求得极位夹角?； 由导杆机构特性知道，导杆摆角等于极位夹角，即?max=?； 由行程H和?可求出导杆长； 由LAC(例如为500mm)和?可求出曲柄长LAB；由LDE/LCD=0.20.3可求出连杆长LDE； 为使RRP杆组的压力角较小，滑块5的导路与D?D连线的距离应等于导路线与D?D弧水平切线的距离，以此确定L。 牛头刨床主执行机构尺度 2.尺寸参数计算 k?11.6?1 ?180?41.5385?k?11.6?1H15001 导杆长度：lBO4?705mm 2sin2sin20.769252