牛头刨床（机械原理课程设计）完整版

题目：牛头刨床机械原理 2 4 52、导杆机构的运动分析2.1位置2的速度分析 62.4位置2的加速度分析 72.3位置4的速度分析 2.4位置4的加速度分析 3、导杆机构的动态静力分析3.1位置2的惯性力计算 3.2杆组5,6的动态静力分析 3.3杆组3.4的动态静力分析 3.4平衡力矩的计算 一、机构机械原理课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于：(1)进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。(2)使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。(3)使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。(4)通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。二、机械原理课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构)进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。三、械原理课程设计的方法：机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行机构简图如下所示：工作台o-0.05HS牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，主要由齿轮机构，导杆机构和凸轮机构等组成，如图所示。电动机经过减速装置(图中只画出了齿轮Z₁,Z₂)使曲柄2转动，再通过导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有急回运动。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工作的表面加工质量。刀具与工作台的进给运动，是由固结于轴O₂上的凸轮驱动摆动从动件0₇D和其他有关机构(图中未画出来)完成的。为减小机器的速度波动，在曲柄轴O₂上安装一调速飞轮，切削阻力如图所示。导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析符号N方案内容凸轮机构设计齿轮机构设计符号δmα单位正弦加速度方案6转30°)数据：n₂=60r/min,lo₂o₄=380mm,lo₂A=110mm,lo₄B=540mm,lBc对位置2:选取尺寸比例尺μ₁=1,作机构运动简图。由CAD测量得：lo₄A=0.41899m对构件2:VA₂=@2lo₂A=(60×2π)/60×0.11=0.69m/s对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，VA₃=VA₂=0.69m/s对构件4:VA=VA₃+VA4A3方向：⊥AO₄⊥AO₂//AO₄取速度极点P,速度比例尺μv=0.001(m/s)/mm。作速度多边形如下计算结果 P得：VA4=0.3237m/s,W₄=Va4/lo₄A=0.3237/0.41899=0.7726rad/sVA4A3=0.60932m/s(A指向O₂)对构件4:Vc₅=VB₅+Vc5B5方向：//XX⊥O₄B⊥CB取速度极点P,速度比例尺μv=0.001(m/s)/mm。作速度多边形如上得：Vc₅=0.39785m/s对构件2:aA2=W₂*Lo₂A=6.28²*0.11=4.338224m/s²对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，aA₃=aA₂=4.338m/s²取加速度极点p’,加速度比例尺μa=0.01(m/s²)/mm。a4A3=2@3VA₄A3=2*0.7727*0.60932=a44=04²*lo₄A=0.7727*0.7727*0.41作加速度多边形如上图所示。得：aB₄=LBo*04²=0.7727*0.7727*04,5在B处构成转动副，所以aB₄=aB₅对构件5:acs=a85+a55+a2C5B5+ac5B5方向：//XXB→0₄⊥BO₄C→BLCB取加速度极点p’,加速度比例尺μa=0.01(m/s²)/mm。作加速度多边形如上图所示。得：ac₅=3.57m/s²(方向水平向右)1.3位置4的速度分析n2=60r/min,lo₂04=380mm,lo₂A=110mmXX对构件2:Va2=@2*lo₂A=(60*2π)/60*0.11=0.69m/s对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，VA3=VA2=0.69m/s对构件4:VA4=VA3+VA4A3方向：⊥AO₄⊥AO₂//AO₄取速度极点P,速度比例尺μv=0.001(m/s)P得：VA₄=0.67212m/s,①4=VA4/lo₄A=0.67212/0.48633=1.382rad/s(顺时针)VA4A3=0.15607m/s(A指向O₂)VB4=@4*lo₄B=1.382*0方向：//XX⊥O₄B⊥CB取速度极点P,速度比例尺μv=0.001(m/s)/mm。作速度多边形如上图所示。得：Vc₅=0.74845m/s对构件2:aA₂=02²*Lo₂A=6.28*6.28*0.11=4.338224m/s²对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，aA3=aA2=4.338m/s²方向：?B→A⊥O₄BA→O₂⊥O₄B//取加速度极点p′,加速度比例尺μa=0.01(m/s²)/mm。aA4A₃=2@3UA4A3=2*1.382*0.1a24=@4²*lo₄A=1.382*1.382*0.48633=0.92889m/s²aB4=LBo₄*04²=1.382*1.382*0.54=对构件5::ac5=aB5+aB₅+ac5B5+ac5B5取加速度极点p',加速度比例尺μa=0.01(m/s²)/mm。2导杆机构的动态静力分析(位置2号)n2=60r/min,LO204=380mm,LO2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=0.25LO4B,LO4S4=0位置2:对各构件进行受力分析，按静定条件将机构分解为两个知平衡力的构件2,并对杆组进行分析。根据影像原理as₄=1.86192m/s²对构件4:惯性力FI4=m4·as₄=(G4/g)·as₄=200/9.8*1.86192=37.998367N对构件6:惯性力FI6=m6·ac₆=(G6/g)·ac₆=700/9.8*3.57=255N示力体(注：FR45是杆5给6的力)力多边形又₆+F1₆+FR45+FR16=0,作为多边行如图所示，μn=100N/mm。由力多边形可得：FR₄5=FR45·μn=100*72.56955=725FR16=FR16'μn=100*10.80842=1082.2杆组3,4的动态静力分析对04点取矩得：ZMo4=FR54*ho₄B+Ms₄+G₄1s4o4sin14.777°-FR₂3l₀4A=0力多边形力多边形NFR12=FR32=FR23=9067.65在下图中，对o2点取矩得：导杆机构的动态静力分析(位置4号)n2=60r/min,LO2O4=380mm,LO2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=0.25LO4B,LO4S4=0位置4:对各构件进行受力分析，按静定条件将机构分解为两个知平衡力的构件2,并有杆组进行分析。根据影像原理as₄=LO4S4·αs=0.27*1.1305=0.305235m/s²对构件4:惯性力FI4=m4·as₄=(G4/g)·as₄=200/9.8*0.305235=6.229285714N,对构件6:惯性力FI6=m6·ac=(G6/g)·ac₆=700/9.8*0.6176=44.11428571N,6'=4°力多边形SS又₆+F¹₆+FR45+FR16=0,作为多边行如图所示，μn=100N/mm。由力多边形可得：FR45=FR45·μn=100*70.61315295=7061.3FR14=14910.3NFR16=FR16'μn=100*2.0742745=207.4示力体如下图Ms₄=Js₄'αs4=1.24355N·m(逆时针)对04点取矩得：∑Mo4=FR54*hoB+Ms₄+G₄ls由作力的多边形如上图所示，μn=10N/mm。2.7平衡力矩的计算在右图中，对02点取矩得：ZMo2=FR₃2×1n-Mb=0h=lo2A×cos4°=0.109732mMb=7854.343996×0.109732=861.873233程序截图如下：0820.4860.5810.6690.7510.8260.8960.9591.2041.3801.3000.9590.8960.6340.8610.8790.8230.7810.7310.4660.3870.3050.2200.1330.044-0.044-0.133-0.220-0.305-0.387-0.466-0.611-0.674-0.731-0.781-0.894-0.884-0.8610.3070.3540.3970.4360.4730.5060.53?0.5660.5920.6150.63?0.6570.6750.7390.7530.7580.7610.7620.7580.7540.7470.7290.7160.7010.6840.6650.6440.6200.5350.5020.4668.2567.0566.5045.0264.5874.1733.7803.4083.0532.3922.0810.9340.6640.3970.132-0.132-0.397-0.664-1.210-1.782-2.392-2.715-3.408-5.4906.3730.364-0.668-1.635-2.534-7.550-7.902可-4.459-4.158-3.873-3.109-2.879-2.659-2.449-2.247-1.863-0.822-0.496-0.1760.1430.6260.7890.9552.4442.662101.317180.637-0.2412.0810.9340.6640.3970.132-0.397-1.492-2.081-2.392-4.587-5.026-8.256-7.550-7.761-7.902-7.761-7.550-7.269-6.918-6.498-6.009-5.451-4.824-4.129-3.366-2.534-0.6680.3643.825-0.822-0.658-0.496-0.335-0.176-0.0160.1430.3030.4642.0352.2352.4442.6623.3813.6464.2204.5314.8585.2015.5600.5410.4660.387-0.044-0.133-0.220-0.305-0.387-0.466-0.541-0.611-0.674-0.781-0.856-0.894-0.861-0.825-0.776-0.712-0.634-0.541-0.434-0.1781.1640.9590.8960.8260.7510.6690.5810.4860.2720.1540.7300.7390.74?0.7610.74?0.7390.7290.7160.7810.6650.6440.6200.5940.5660.5350.5020.4280.3870.3430.2960.24?0.1940.1380.0782%误差计算：将图解法中0₂A与水平位置的夹角为α(a可由CAD画出的图解析法C语言程序中的0₂A与水平位置的夹角为θ₁=180-α相对误差010速度5009M婴B品位置基准参见上页图片3.2动态静力分析(程序见附录)438-4.97370.238570-930861.74位置时M₆=7854.343996×0.109732=861.873233N.m由程序得2位置M₅=475.1NM;4位置M₆=861.7N.M因此2位置相对误差为4.9%,4位置相对误差为0.02%4.飞轮机构：00.00305081.01.31.6182.12.42.62.93.13.43.7394.24.54.75.0525△W₁=278.487NM△W₂=-5由图可知△Wmax=537.81NM1)基圆半径的确定已知凸轮运动规律为正弦加速度，最大压力角αmax=40,推程运动角δmax=15,通过诺模法，在诺模图将αmax=400和δ₀=75°的两点直线相连，交正弦加速度规律的标尺于0.8处，于是，根据h/ro=0.8,即可求得r₀≥40.79mm,所以可以取凸轮为42mm刨头工作行程空回行程工作台停止进给几何画板-[凸轮]几何画板-[凸轮]牛头刨床动力传输装置，电动机和减速器(齿轮)的选取：选用交流异步电动机转速1440r/min;选用传动比为3的带传动，主轮D1=50mm,副轮D2=150mm;再选用一个两级齿轮传动即可。可以取z₁=18,Z₂=45,Z₃=15,z₄=48;设计的齿轮为标准直齿圆柱齿轮，模数为2,ha*=1分度圆直径d=mz齿顶高ha=ha*m齿根高hf=(ha*+c*)m齿全高h=ha*+hg=(2ha*+c*)m齿顶高直径da=d+2ha=(2ha*+z)m齿根高直径df=d-2hg=(z-2ha*-2c*)m基圆直径db=dcosα=mzcosa根据上述公式可得：d₂=90,ha2=2,hf₂=2.5,h₂=4.5,由程序可得Mmax=869.1NM带效率为n带=93%,二级传动齿轮效率为η₁=95%,由此可得发动机总功率通过查表，我组选用Y132M-4型电动机，功率7.5Kw,转速附录3.1运动分析(程序)doublea=0.110,b=0.54,c=0.135,d=0.380,e=0.528,f=6.28;/*a=AB,b=CD,c=DE,d=AC,e=H,f=printf("@1\t@3\t@4\tSe\tW3\tW4\tVe\tA3\tA4\tAC=PI-asin((e-b*sin(B))/c);/*F=(a*f*(a+d*sin(x)))/(d*d+a*a+2*d*a*sinG=-(F*b*cos(B))/(c*cos(C));/*求w4*/L=((d*d-a*a)*d*a*f*f*cos(x))/((d*d+a*a+2*d*a*sin(x))*(dM=(F*F*b*sin(B)+G*G*c*sin(C)-L*b*cos(B))/(c0=-(L*b*sin(B-C)+F*F*b*cos(B-C)-G*G*c)/cos(C);/*printf("%