牛头刨床机械原理课程设计9点和2点

精密仪器设计基础课程设计题目牛头刨床班级姓名学号指导教师前言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。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。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。（5）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、飞轮机构凸轮机构）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；或对各机构进行运动分析。目录第1章概述1.1、课程设计的任务―――――――――――――――11.2、课程设计的目的―――――――――――――――11.3、课程设计的方法―――――――――――――――1第2章牛头刨床简介及工作原理2.1机构简介―――――――――――――――――――22.2牛头刨床机构工作原理―――――――――――――3第3章牛头刨床的运动分析3.1设计数据―――――――――――――――――――43.2曲柄位置的确定――――――――――――――――53.3机构的运动分析――――――――――――――――5第4章牛头刨床的静力分析4.1机构的静力分析――――――――――――――――10第5章凸轮机构的设计―――――――――――――――15参考文献―――――――――――――――――――――20第1章概述1.1课程设计的任务机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知识，特别是机械原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训练，是该课程的一个重要实践环节。其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力，用创新思想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。培养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析，学会按任务进行调研、实验、查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。在此基础上初步掌握计算机程序的编制，并能用计算机解决工程技术问题。学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。1.2课程设计的目的（1）按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终确定所选最优设计方案（2）确定杆件尺寸（3）绘制机构运动简图；（4）对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度、加速度；构件的角位移、角速度、角加速度。列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线；速度与原动转角曲线；加速度与原动件转角曲线（5）根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮（6）根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺寸计算，绘制齿轮啮合图。按间歇运动要求设计间歇运动机等等（7）要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸（8）编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书1.3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，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；解析法精度高，且可对各个位置进行迅速分析计算，但需要有效方便的计算软件。随着计算机呃普及，计算绘图软件增多，图解法除了用人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图解设计分析计算，他的精度也可随之提高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提倡的方法。第二章牛头刨床简介及工作原理2.1机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每次削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。图1-12.2牛头刨床机构工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构1-2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。第三章牛头刨床的运动分析3.1设计数据牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。设计内容导杆机构的运动分析符号n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6单位r/minmm方案Ⅱ64350905800.3lo4B0.5lo4B200503.2曲柄位置的确定曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。取第Ⅱ方案的第2位置和第9位置（如下图）3.3机构的运动分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-1）表格1-1位置未知量方程2和9号位置VA4υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4BVCυC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BCaAaA4=anA4+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向：B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B（沿导路）acac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ大小?√√?方向∥XX√C→B⊥BC2号位置速度图：由图解得：Vc=0.4169272525m/s2号位置加速度图由图解的：aC=4.137861508m/s2Vc=0.4169272525m/saC=4.137861508m/s29号位置速度图由图解得：Vc=0.6305463m/s9号位置加速度图：图1-7有图解得：ac=8.82411923m/s2Vc=0.6305463m/sac=8.82411923m/s2表格（1-2）位置要求图解法结果2vc（m/s）0.4169272525ac(m/s²)4.1378615089vc（m/s）0.6305463ac(m/s²)8.82411923各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3项目位置ω2ω4VAVBVc26.702064321.23035810.531600270.285016220.4169272596.7020643281.107913370.324856850.6425897530.6305463单位r/sr/sm/s表1-4项目位置3AanAa4tAa4nBatBaCa24.042589970.04988621924.380483730.0169435911.855180566.7584372694.042589970.3599132484.532808720.1114611911.250356468.82411923单位2/sm第4章牛头刨床的静力分析4.1机构的静力分析取“2”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─6所示，μｌ=4。图1—6已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.37917m/s2,那么我们可以计算FI6=-G6/g×ac=-800/10×4.37917=-350.3336N又ΣF=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作为多边行如图1-7所示，µN=10N/mm。F45=AB·μN=923.6688×10N=9236.688NFR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313NX=0.6871m图1-7由图1-7力多边形可得：F45=AB·µN=923.6688×10N=9236.688NFR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313N在图1-6中，对c点取距，有ΣMC=-P·yP-G6XS6+FR16·x-FI6·yS6=0代入数据得x=0.6871m分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，FI4=-G4/g×as4=-220/10×3.5424N=-77.9346NMS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148N·m=-14.6577N·mF24=14992.77888N图1-8µL=4。已知：F54=-F45=9236.688N，G4=220NaS4=aA4·lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2=3.5424m/s2,由此可得：FI4=-G4/g×aS4=-220/10×3.5424N=-77.9346NMS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148N·m=-14.6577N·m在图1-8中，对O4点取矩得：ΣMA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5×0.9987×0.56109-F24×0.99946×0.34414=0代入数据，得F24=14992.77888N又ΣF=F54+F24+FI4+G4+Fo4=0,作力的多边形如图1-9，µN=10N/mmF24=14992.77888NFO4=572.97818×10N=5729.7818N图1-9由图1-9可得：FO4=572.97818×10N=5729.7818N图1-10由图1-10可知，µL=1，h2=3.0214mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F42×h2=0即M=45.29918N·MFO4=572.97818×10N=5729.7818NM=45.29918N·M第5章凸轮机构的设计设计内容符号数据单位凸轮机构设计ψmax15°lO9D135mm[α]38°Ф70°ФS10°Ф′70°r061mmlO2O9148mm凸轮轮廓曲线