机械原理课程设计牛头刨床设计1

1《机械原理》课程设计说明书专业机械设计制造及其自化班级学生姓名学号指导教师2目录1题目及原始数据……………………………………………12设计原理及方法……………………………………………23设计计算……………………………………………………53.1程序的算法流程图……………………………………93.2程序清单(最好打印)…………………………………123.3程序中的符号含义……………………………………153.4计算结果列表…………………………………………183.5图解法计算结果………………………………………213.6解析法与图解法的结果比较…………………………264课程设计心得………………………………………………315参考文献……………………………………………………413牛头刨床传动机构的设计及其运动分析一．题目及原始数据机构示意图：该机构由齿轮1驱动齿轮2，在齿轮2上铰链有滑块A，再由导杆机构实现刨刀滑枕的切屑运动。原始数据：（压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25）方案号三n1r/min模数mmm齿轮齿数z1齿轮齿数z2距离L1mm滑枕冲程Hmm速比系数K距离L2mm中心距离O2O3mm260614561754501.54203604二．设计原理及方法（一）齿轮机构的传动分析1.基本要求（1）、按给定的原始数据,确定机构传动比i,进而确定齿轮的基本几何参数,并确定齿轮机构的传动类型。（2）、确定齿轮的其他参数,如变位系数x,中心距分离系数y,齿顶高变化系数△y等,计算齿轮副的几何尺寸:中心距a,分度圆直径d,齿顶圆直径da,齿根圆直径df和基圆直径db。（3）、计算机构的重合度ε,并验证小齿轮的齿顶圆齿厚Sa。2.齿轮机构设计（1）机构传动比7301460//122112ZZnni4（2）齿轮变位系数的选择由于齿轮1的齿数为14，小于标准齿轮不发生根切的最少齿数17，因此需要变位。17647.01714171717*2ahzx取17647.0,021xx（3）齿轮基本参数的计算啮合角5oooinvinvzzxxinv2120146017647.020tan2)(tan212212112标准中心距222)1460(62121121212zzmrra实际中心距mmaaaaoo45.22321cos20cos222coscoscoscos12121212中心距变位系数ymaamaay2416.0622245.223121212maay06513.02416.017647.0122112yxxy6mmmzrmmmzr180236024228422211基圆半径mmrrmmrrbb14.16920cos18020cos47.3920cos4220cos2211分度圆的齿厚55.920tan17647.0226tan2242.926tan222211mxmsmxms齿顶圆半径7mmmyxhzrammmyxhzraaaaahrhr497.1866)06513.017647.01260()2(239.486)06513.01214()2(121221111齿根圆半径mmmchzraf5.346)25.017(2**11mmmxchzraf12.3476)17647.0225.02260(222**22齿顶圆上的压力角ooaarr35.35)39.4820cos42arccos()cosarccos(111ooaarr91.24)497.18620cos180arccos()cosarccos(222重合度84943.1)]21tan91.24(tan60)21tan35.35(tan14[21)t(t)t(t211222121112ooooaaananzananz齿轮参数列表如下：参数齿轮1齿轮2齿数z1456变位系数x中心距分高系数y标准中心距a实际中心距a’齿轮分度圆直径dmm齿顶圆直径da齿根圆直径df基圆直径db机构的重叠系数ε齿顶圆齿厚Sa由上述计算可得到齿轮啮合传动的重合的大于1，9满足连续传动要求（二）．导杆机构的传动分析1.基本要求（1）按给定的原始数据,确定机构各杆尺寸,采用解析法计算时需列出计算过程和公式。（2）用解析法分析机构的运动,列出机构位置方程,位移分析,速度和速度分析的运动方程。（3）编写机构运动分析的计算机计算的通用源程序,及原始数据文件。上机运算,并打印源程序和结果。（4）用图解法分析结构三个瞬时位置(一般是输出构件的二个极限位置和一个任意位置)的运动,作出相应机构位置图,速度和加速度图。2.导杆机构的分析如图3所示的导杆机构，取坐标系原点与曲柄回转中心重合。经过位移分析得10图3导杆机构运动分析经速度分析得经加速度分析得3.牛头刨床机构的运动分析x432By111AC34lS写成复数形式：114113cossintanlll，311coscoslS)sin(311132lvBB于是有Sl)cos(31113SlvBB)sin(2312113323)cos(312112332lSaBB11（1）确定机构的各杆的尺寸图二由K=（180°+θ）/（180°-θ）=1.4得：θ=180°·(K-1)/（K+1）=28.8°由α=（180°-θ）/2=75.6°及cosα=O2A/O2O3得：O2A=94.502㎜由sin(90°-α)=0.5H/O3B得：O3B=804.21㎜（2）解析法对机构进行运动分析12图三:牛头刨床机构的运动分析已知各构件的尺寸为'13466125mm,600mm,150mm,275mm,575mm,lllll主动件1以11/rads匀速转动。求构件1在方位角120时构件3的角位移3、角速度3和角加速度3及刨头5上C13点的位移cs、速度c和加速度ca首先建立如图3-53所示的坐标系xOy，并标出各杆的矢量。可以看出该机构由两个机构组成：构件1、2、3组成导杆机构，构件3、4、5组成滑块机构。为求解需建立两个封闭矢量方程ABC和CDEF。(1)对构件3的运动分析由封闭矢量ABC，有613lls写出复数形式为312613iiilelese展开后可求得61311sinarctancoslll1133coscosls将120代入上式中，得369.7125,3338.8mms。进一步将封闭矢量方程对时间求导，得3312321133iiiAAliesiee14展开后可求得111333cos()ls231113sin()AAl将120代入上式中，得30.2386/,rads230.0954/AAms。进一步将矢量方程对时间求导，得3333123232211333332iiiiiAAAAlesieseaeie展开后联立求解，可得2321131333sin()2AAls2322331113cos()AAasl将有关参数代入上式中得，在120时，230.1471/rads。（2）刨头5的运动分析由封闭矢量CDEF，有'346Cllls写出复数形式为1534'2346iiiCleleles展开后可求得'63344sinarcsinlll3344coscosCsll将求得的3代入上式中，得4175.3266,585.4Csmm。进一步将矢量方程对时间求导，得343344iiClielie展开后可求得333444coscosll33344sin()cosCl将求得的3、4和3代入上式中，得40.3320/,rads0.1383/Cms。进一步将封闭矢量方程对时间两次求导，得33442233334444iiiiClielelielea展开后可求得22333444333444sinsincoscosllll162233343334444sin()cos()cosCllla将上述已经计算出的有关参数代入上式可得：240.0186/rads，20.1111/Cams。以此类推将0到360以每隔5度带入计算得下表项目角度0o5o10o15o20o25o30o35o40o45o50o55o1760o65o70o75o80o85o90o95o100o105o110o115o120o125o130o135o140o145o18150o155o160o165o170o175o180o185o190o195o200o205o210o215o220o225o230o235o19240o245o250o255o260o265o270o275o280o285o290o295o300o305o310o315o320o325o20330o335o340o345o350o355o360o（3）图解法：1).选取长度比例尺µl，作出机构在位置4的运动简图。选取µl=lAO2/O2A（m/mm)进行作图，lAO2表示构件的实际长度，O2A表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意µl的大小应选得适当，以保证21对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2.)求原动件上运动副中心A的vA＇和aA有ω2=2×3.14×325/60=34.017rad/s其转向为顺时针方向v2A=ω1lAO2＝3.215m/s式中v2A——B点速度（m/s）方向丄AO2aA=ω12lAO2=6.247m/s2式中aA——A点加速度（m/s2）,方向A→O23.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。（1）列出OB杆A点的速度矢量方程根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件２、４上瞬时重合点Ａ（Ａ2，Ａ4）的方程，未知数为两个，其速度方程：Ｖ4A＝v2A+v24AA方向：丄ＡＯ4丄AO2∥ＡＯ4大小：？ω1lAO2？（２）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v2A,则速度比例尺µv（m•s1/mm）µv=pav2A=0.002m•s1/mm（３）作速度多边形，求出ω2、ω4根据矢量方程式作出速度多边形22的pd1部分，则v2A(m/s)为v2A=µvpa=0.829m/sω4=v2A/l4AO=1.3rad/s其转向为顺时针方向。Ｖ4B=ω4l4bO=0.612m/sB点速度为Ｖ4B，方向与v2A同向.（４）列出C点速度矢量方程，作图求解V6C、V46BCV6C=Ｖ4B+V46BC方向：水平丄BＯ4丄BC大小：？ω4l4bO？通过作图，确定Ｃ点速度为V32AA=µvbc=0.2909m/sVC＝µvpc=1.2207m/s式中V32AA——Ｃ5点速度，方向丄BC式中VC——Ｃ点速度，方向为p→c。４．解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（１）列出Ｃ点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度＋哥氏加速度要求Ｃ点加速度，得先求出Ｂ点加速度，aA=aAn+aA=a2on+a2o