牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

1、重庆理工大学机械原理课程设计说明书牛头刨床设计说明书 学号: 姓名: 班级:111040601 组别:第七小组 指导老师：目录一、概述.21、设计目的.22、设计任务23、设计方法.2二、牛头刨床机构简介.3三、导杆机构的运动分析.41、速度分析.52、刨头位移线图.8四、凸轮机构设计.91、凸轮设计要求.92、凸轮机构从动件位移、速度、加速度线图.9五、齿轮机构设计141、齿轮设计要求.142、齿轮计算.153、绘制齿轮啮合区图.16六、设计自我评述与体会.17七、设计参考文献.19一、概述1.机械原理课程设计目的 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

2、械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。机械原理课程设计目的在于巩固和加深所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对于常用机构（连杆机构、凸轮机构和齿轮机构）设计和运动分析有比较完整的认识，。以及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，进一步提高设计计算和解决工程技术问题的能力2、机械原理课程设计任务机械原理课程设计任务是对主体机构进行设计和运动分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上绘制凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务在规定时间内完成1# 设计图一张，3# 设计图两张，设计说明书一份（20

3、页左右）。3、 机械原理课程设计方法机械原理课程设计方法大致可以分为图解法和解析法。图解法几何概念较清晰直观；解析法精度较高，本设计主要用图解法进行设计二、牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图一，电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2 和固接在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动滑枕6和刨刀7作往复运动。要求工作行程时，滑枕6应速度较低，且近似等速移动，而空回行程时，滑枕具有较高速度，实现快速返回。另外，齿轮等速转动时，通过四杆机构带动棘轮G转动。棘轮与丝杆相连，实现自动进刀。刨床机构在一个工作循环内，主轴速度波动很大，为此，常采用飞轮调整速度波动。 三

4、、牛头刨床导杆机构的运动分析1、牛头刨床导杆机构设计已知条件 符号 n2K  H Lo2o4LBC/LO4Br/mm mmmm 71001.65705500.362、导杆机构设计要求导杆机构设计应根据连杆5传力给滑枕的最有利条件确定摆动导杆长度和滑枕导路XX的位置，即曲柄和摆杆转动副连线应垂直于导路XX，且XX应位于摆杆端点所画圆弧高的平分线上。作机构运动位置图。以滑枕6的左极限位置时曲柄 的位置作为起始点1，每隔30°取一个位置，共12个位置。每个小组的每一个人分配一个位置（特殊位置除外）作运动分析，绘速度多边形和加速度多

5、边形。以刨头左极限点为基点，收集12个位置测量出的位移，绘出刨头位移线图。分析连杆机构的结构组成（拆分杆组），并说明该机构的级别。 3速度分析（第五点）（1）基本尺寸(r/min)KH(mm)(mm)1001.65705500.36确定各杆件的长度：=10.45rad/s （2）速度分析：选取速度比例尺=1/40msmm大小：2.04 ？ ？方向：O2A O4A O4BVA2=2.04*cos7=2.04m/sW2=VA2/O4A=2.2rad/sVB=W2*O4B=1.7m/s VC=VB+VCB大小： ？ 1.7 ？方向：水平 O4B CB量得VC=1.4m/s4、拆分杆组 该六杆机构可看

6、成由级机构、一个RPR级基本组和一个RRP级基本组组成的，即可将机构分解成图示三部分。5、绘出刨头位移线图角度306090120150180210240270300330360位移31.25105205322.5422.5510570555437.521047.50注明：图片来自matlab四、凸轮机构设计1、 凸轮设计要求 根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径30mm。凸轮基圆直径大于或等于轴径的2倍凸轮滚子半径等于基圆半径的0.2倍。绘制凸机构从动件位移、速度、加速度线图根据反转法原理绘制凸轮轮廓。2、凸轮机构设计已知条件本组选择第七种方案3、根据以上数据及运动规律得运动方程如下=h(0)

7、 -sin(20)( 2)每隔十度进行角位移求解带入得1=20°(10120) -sin(2×10120)( 2) 2=20°(20120) -sin(2×20120)( 2) 3=20°(30120) -sin(2×30120)( 2) 4=20°(40120) -sin(2×40120)( 2) 5=20°(50120) -sin(2×50120)( 2) 6=20°(60120) -sin(2×60120)( 2) 7=20°(70120) -sin(2

8、15;70120)( 2) 8=20°(80120) -sin(2×80120)( 2) 9=20°(90120) -sin(2×90120)( 2) 10=20°(100120) -sin(2×100120)( 2) 11=20°(110120) -sin(2×110120)( 2) 12=20°(120120) -sin(2×120120)( 2) 1234567891011121.6403.304.906.608.3010011.7013.3015016.7018.402004、绘制凸轮机

9、构从动件位移线图 角度102030405060708090100110120130140摆轮角度1.63.356.68.31011.713.31516.718.3202020150160170180190200210220230240250260270280202018.316.71513.311.7108.36.653.31.60注明：图片来自matlab，5、绘制凸轮机构从动件速度线图角度102030405060708090100110120130140速度13.3950100150186.6200186.61501005013.900015016017018019020021022023

10、024025026027028000-13.39-50-100-150-186.6-200-186.6-150-100-50-13.90注明：图片来自matlab，6绘制凸轮机构从动件加速度线图角度102030405060708090100110120130140加速度915.61815.690-9-15.6-18-15.6-900015016017018019020021022023024025026027028000915.61815.690-9-15.6-18-15.6-90注明：图片来自matlab，五、齿轮机构设计1、 齿轮设计要求要求齿轮不根切，且实际中心距的尾数取为0或5，设计该

11、传动并完成计算和验算；绘制齿轮啮合区图（可以不绘制齿廓形状），标出基圆、齿顶圆、节圆、啮合角、啮合起始点B2、B1和啮合极限点N1、N2，并注明单齿啮合区和双齿啮合区；用图上量取的实际啮合线段B2B1确定重合度，并与公式计算值进行比较。2、齿轮机构设计已知条件方案 参数Z1Z2 m() (°)7156512203、齿轮机构的运动示意图4、齿轮计算二、计算过程：已知：Z1=15 Z2=65 m=12 =20° ha*=1 c*=0.25分度圆：d1=mz=180mm d2=mz=780mm标准中心距: a=m(z1+z2)/2=480mm实际中心距：a=480mm啮合角：=2

12、0°节圆： d1=d1cos/ cos=180mm d2=d2cos/ cos=780mm齿顶圆：da1=( z1+2ha*)m=204mm da2=( z2+2ha*)m=804mm齿根圆：df1=( z1-2ha*-2c*)m=150mm df2=( z1-2ha*-2c*)m=750mm基圆： db1= d1cos=169.14mm db2= d2cos=732.96mm重合度： =z1(tana1-tan)+Z2(tana2-tan) a1=arcos(r1cos/ra1)=42°a2=arcos(r2cos/ra2)=25° =1.57如啮合图： B1B

13、2=58mm Pb=Pcos=mcos =B1B2/ Pb=1.64 三、绘制啮合图 齿轮啮合图是将齿轮各部分按一定比例尺画出齿轮啮合关系的一种图形.它可以直观的的表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数,并可借助图形做必要的分析。(1) 渐开线的绘制: 渐开线齿廓按渐开线的形成原理绘制,如图以齿轮轮廓线为例，其步骤如下: 按齿轮几何尺寸计算公式计算出各圆半径: r1 ，r2，r1 ，r2， ra1 ，ra2，rb1 ，rb2，画出各相应圆,因为要求是标准齿轮啮合,故节圆与分度圆重合. 连心线与分度圆(节圆)的叫点为节点P,过节点P作基圆切线,与基圆相切与N1,则即为理论啮合线的一段，也是渐开线发生线

14、的一段5、绘制齿轮啮合区图六、设计自我评述：通过一段时间的设计，让我对所学知识得到了更深的理解，也学会了运用各种资料、工具，熟练了CAD等软件的使用，体会到了同伴之间的密切合作的重要性等等。同时这之间的种种工作也离不开老师的热情指导，在此表示深深的谢意。 首先,对机械原理这门课程有了更深入的了解.平时的只停留在一个初等的感性认识水平,没有真正的理解透所学的具体原理的应用问题,但在自己做设计过程中老在问为什么,如何解决,通过这样的想法,是自己对自己所学的理论有了深入的理解.在设计过程中,如何才能把所学的理论运用到实际中,这才是我们学以所获,学以致用的真正宗旨,这也是当我们从这个专业毕业后所必需具

15、有的能力,这也更是从学到时间的过程,才能为自己在以后的工作中游刃有余,才能为机械工业的发展尽绵薄之力.其次对所学的专业课产生了很大的兴趣.在做设计的过程中,发现机械的很多东西渗透在我们生活的方方面面,小到钟表,大到航天器，都用到了机械的相关内容。这也给自己很大的学习范围和任务，更给了自己很大的发展空间和兴趣的培养。最后对团队的合作有了更深的体会。每个人不可能方方面面都会，这就需要团队组员各自发挥自己的优点，说出各自的想法，取长补短，这样才能从别人身上学到自己所缺的能力和品质，在现代的企业合作中，团队合作精神是很重要的，各个产品的开发都需要很多人倾注心血，这样才能是企业有长远的发展。虽然这次设计

16、已告一段落，但是我知道学海无涯、学无止境，这是一个结尾，同时也只是一个开始。今后，我会以更饱满的热情投入到今后的学习生活中，做一个不断探索，勇于创新的大学生。此方案分析及其评价 1，机构具有确定运动，F=3*5-(2*7+1)=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.且滑块行程可以根据杆长任意调整；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度，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,结构合理性,结构简单合理,尺寸和重量也较小,制造和维修也较易.7,经济性，无特殊工艺和设备要求,成本较低.七、参考文