山东大学机械原理课程设计.docVIP

机械原理课程设计学 院 机械工程学院 班 级 2008级机制四班 成 员 章波 赵建永 张志冲 周龙加 指导教师 张勤河 成员： 章波（4分） 200800160335 赵建永（4分） 200800160340 张志冲（4分） 200800160333 周龙加（3分） 2008001603542010年7月机械原理课程设计刨刀机构设计一、机构行程要求及应用背景和方案选择1、应用背景及行程要求本机构应用于平面切削加工的机床，主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽,输出构件为往复运动，在工作行程时，刨刀要平稳；空回行程时，刨刀要快速退回，即要有急回作用。2. 根据走刀行程要求，我们提出了两种方案，设计出了两种机构。方案一：A为主动件，通过转动副C使DE转动，从而带动EF，使滑块水平移动。完成水平往复运动。机构简图如下 单位：mmABACCDDEEFECYX1X2长度7570200275707531070240设定原动件转速为60r/min。在仿真软件中所得的图形如下图所示：过程图：在运动时的图形如图所示：机构输出件F位移-速度-加速度-时间曲线为：图一 位移曲线图二 速度曲线 图三 加速度曲线时间1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0最小值最大值位移145.0024155.7152255.0563357.4649318.6819214.8537145.0024155.7152255.0563357.4649139.3937361.1665速度-30.315853.7469132.606436.7715-89.8888-102.2197-30.315853.7469132.606436.77150133.0750加速度82.668294.351015.9365-182.8364-56.751538.350082.668394.350915.9365-182.8364-182.836498.7999由图得出输出构件行程 H=361.1665-139.3937=221.7728 mm压力角曲线：由曲线可以看出，连杆EF摆度范围为60度，在推程过程中压力角比较大。方案二：曲柄摇杆机构。机构简图如下方案二中根据原动件转速、各杆的尺寸不同，又提出三种方案：A）原动件转速为60r/min 单位：mm ABACCDDE长度5519028075在仿真软件中所得的图形如下图所示：输出件位移-速度-加速度-时间曲线为: 图2.11 位移曲线 图2.12 速度曲线图2.13 加速度曲线时间1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0最小值最大值位移167.5553273.7621297.9608253.3490188.9724142.2482167.5553273.7621297.9608253.3490139.0252301.0962速度84.774080.2107-21.4322-60.1910-62.7313-22.120384.744080.2107-21.4322-60.19100119.5139加速度126.7842-119.0259-65.5746-19.085516.293968.5141126.7842-119.0259-65.5746-19.0855-输出件行程H=301.0962-139.0252=162.0710 mm其压力角曲线为：0度由图可得出最大压力角为5度，摆角范围为010度 B）原动件转速为60r/min 单位：mmABACCDDE长度4517529090在仿真软件中得到的图形为：过程图运动图输出件位移-速度-加速度-时间曲线为:图2.21 位移曲线图图2.22 速度曲线图图2.23 加速度曲线图时间1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0最小值最大值位移301.74302323.9715369.3332418.6210445.3463445.8097428.1773400.4923369.3332339.8372299.3435448.2978速度10.195534.853052.620340.685212.4890-10.0546-23.8667-30.4005-31.0558-27.3052052.9116加速度22.182825.23614.9594-25.5159-26.9066-17.9571-9.9372-3.35231.78115.5577-输出构件行程H=448.2978-299.3435=148.9543 mm压力角曲线：0度由曲线可以得出，最大压力角为3.2度，摆角范围为6.3度C）原动件转速为：60r/min单位：mmABACCDDE长度55175400150在仿真软件中得到的效果图形为： 过程图 运动效果图输出件位移-速度-加速度-时间曲线为: 图2.31 位移曲线图 图2.32 速度曲线图 图2.33 加速度曲线图时间1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0最小值最大值位移431.1977463.0995503.0837546.4116585.6860611.0558610.2537571.8981503.0837442.1909410.0693614.5756速度26.010836.497742.664342.757534.137114.4741-18.1809-57.9360-71.9899-45.7417043.6376加速度12.66108.44313.5651-3.8436-13.7698-15.9478-38.9164-34.479510.208034.5367-输出构件行H=497.3-89.5=407.8压力角曲线：0度由图得出最大压力角为：2.7度，摆角为5.5度3.方案分析比较： 方案一与方案二比较：在原动件转速相同的情况下，方案二中的输出件行程大，在推程过程中，速度比较平稳且速度较大，急回特性明显，故采用方案二。 方案二中三种机构比较：原动件转速相同，方案三行程最大，但是推程过程速度最大，不适合刀具切削；方案二中，在最大位移处，即切削处，速度比较大，容易损坏刀具；方案二比较合适刀具切削，急回特性比较明显，速度相对最为平稳。 综上，我们采用方案二中的第二种方案。 二、对选定方案的力学分析1、机构的自由度和行程速比系数K1） F =3*5-2*7=11）2）=2arcsin |AB|/|AC|=29.8由=180 （K-1）/(K+1)得K=（+180 ）/( 180 -)=1.39 故此机构的行程速比为1.39。2、运动学和动力学分析 (1) 输出构件和其他各构件的(角)位移、(角)速度和(角)加速度的数值和曲线(2) 原动件驱动力矩曲线(3)运动副的支反力曲线A点时间/s0.20.40.60.81.0支反力/N35.2202.2146.9264.763.6B点时间/s0.20.40.60.81.0支反力/N34.9201.4146.726463.1C点时间/s0.20.40.60.81.0支反力/N10.679.779.912117D点时间/s0.20.40.60.81.0支反力/N25.2119.665.214844.2E点时间/s0.20.40.60.81.0支反力/N24.9117.864.5146.143.6(4) 输出构件的压力角曲线由图得：最大压力角为3.2度，连杆摆角范围为6.3度，在推程过程中压力角先减小再增大，回程过程也是先减小再增大。三、总结及收获1、机构设计总结本小组通过对对刨床行程要求的分析，共提出两种机构方案，经过讨论得出方案二曲柄摇杆机构最佳，而在曲柄摇杆机构中又根据不同的传动比及杆长设计出ABC三种方案，经过力学分析，得出B方案最佳。最终对B方案进行一系列的运动学和力学分析，得出结果：在日常生活中设计刨床要满足以下要求：1） 为提高工作效率，在空行程时刨刀迅速退回，即急回特性。行程速比系数在1.4左右。2） 为了提高刨刀使用寿命和弓箭表面加工质量，在工作行程时，刨刀速度要平稳，切削阶段刨刀近似匀速运动。3） 曲柄转速在60r/min，行程H在170 mm左右。2、课程设计收获通过本次机械课程设计我们初步了解了ADAMS的功能及用法，对机械原理课程中的相关概念有了更深入的了解，对机构的应用也有了初步的认识，提高了创新意识，并在设计过程中发散了思