机械原理课程设计经典

机械原理课程设计1浙江理工大学机械原理课程设计计算说明书设计题目：牛头刨床设计专业：10机制（5）班设计者：朱开杰学号：B10310517指导教师：钱萍设计时间：2013-6-28--2013-7-5机械与自动控制学院机械原理课程设计2目录1、课程设计的任务与要求…………………………………………………………31.1、机械原理课程设计任务书…………………………………………………31.2、机械原理课程设计的参考数据………………………………………………51.3、机械原理课程设计的目的与要求……………………………………………51.3.1、机械原理课程设计的目的……………………………………………51.3.2、牛头刨床的工作原理与机构组成…………………………………62、课程设计的机构…………………………………………………………………72.1、导杆机构的运动分析…………………………………………………………72.2、导杆机构的动态静力分析……………………………………………………132.3、齿轮机构设计…………………………………………………………………142.4、凸轮机构设计…………………………………………………………………162.5、飞轮设计………………………………………………………………………183、设计小结……………………………………………………………………………184、参考文献……………………………………………………………………………19机械原理课程设计31、课程设计的任务与要求1.1、机械原理任务书：姓名：朱开杰专业：机械设计制造及其自动化班级：10机制（5）班学号：B10310517任务起至日期：2013年6月28日至2013年7月5日课程设计题目：牛头刨床设计已知技术参数和设计要求：1.已知技术参数图1牛头刨床机构简图及阻力线图表1设计数据导杆机构运动分析2n24OOl2OAl4OBlBCl44OSl6Sx6Sy工作行程H行程速比系数K56370905400.264OBl0.54OBl240503101.40导杆机构4G6Gppy4SJ机械原理课程设计4的动态静力分析2206005500801.2飞轮转动惯量的确定'On1z''Oz1'z2OJ1OJ''OJ'OJ14401020400.50.30.20.2凸轮机构的设计从动件最大摆角max9ODl[]推程远休止S回程'1513245741074齿轮机构的设计'Od''Od12m''1'Om10030063.5202.设计要求（1）连杆机构的设计及运动分析，用图解法/解析法进行连杆机构的动态静力分析（2）安装在O2轴上的飞轮设计，转动惯量的确定。（3）凸轮机构的设计，确定凸轮机构基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线（4）齿轮机构设计工作量：完成4张A2图纸，1份计算说明书工作计划安排：（1）设计准备阶段，1天（2）连杆机构的设计和连杆机构的动态静力分析，1天（3）连杆机构运动和连杆机构的动态静力图纸绘制，1天（4）飞轮机构的设计和绘图，1天（5）凸轮机构的设计和绘图，1天（6）齿轮机构设计，1天（7）设计说明书的编写，1天（8）答辩：1天指导教师签字：_年月日机械原理课程设计51.2、机械原理课程设计的参考数据表1机械原理课程设计数据表2013.6.14导杆机构运动分析2nr/min5624OOlmm3702OAl904OBl540BCl0.264OBl44OSl0.54OBl6Sx2406Sy50工作行程H310行程速比系数K1.40导杆机构的动态静力分析4GN2206G600p5500pymm804SJ2.kgm1.2飞轮转动惯量的确定0.15'Onr/min14401z10''Oz201'z402OJ2.kgm0.51OJ0.3''OJ0.2'OJ0.2凸轮机构的设计从动件最大摆角max159ODlmm132[]45推程φ174远休止φS10回程φ´74齿轮机构的设计'Odmm100''Od30012m6''1'Om3.5201.3、机械原理课程设计的目的与原理1.3.1、机械原理课程设计的目的机械原理课程设计是机械类专业学生较全面的机械运动学和动力学分析与机械原理课程设计6设计的训练。其目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关机械原理课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析与设计有一较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。在此基础上，初步掌握利用计算机来解决工程技术问题。1.3.2、牛头刨床的工作原理与机构组成牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图2(a)。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做往复运动。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，称回行程，此时要求速度较低并且均匀，以提高生产效率。为此刨刀采用有急回作用的导杆机构。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。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，见图(b)），而空回行程中则没用切削阻力。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，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。图2牛头刨床机构简图及阻力线图机械原理课程设计72、课程设计的机构2.1、导杆机构的运动分析已知：曲柄每分钟转速n2，各构件尺寸及中心位置，且刨头导路x–x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上（参见图4-2）要求：作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、进速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在2号图纸上曲柄位置图的做法为取1和8ˊ为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1ˊ和7ˊ…12等，是由位置1起，顺ω方向将曲柄圆周作12等分的位置。表2.导杆机构运动尺寸数据导杆机构运动分析2n24OOl2OAl4OBlBCl44OSl6Sx6Sy工作行程H行程速比系数K56370905400.264OBl0.54OBl240503101.40导杆机构的动态静力分析4G6Gppy4SJ2206005500801.2作图方法：1）设计导杆机构。按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于图3导杆机构运动简图机械原理课程设计8B点所画圆弧高的平分线上。2）作机构运动简图。选取比例尺l=1/3(mmm)按表1所分配的两个曲柄位置作机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。曲柄位置的做法如图3；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8’对应于滑块6处于下极限的位置。再作开始切削和中止切削所对应的1’和7’两位置。共计14个机构位置。3）作速度，加速度多边形。选取速度比例尺v=0.01（mmsm/）和加速度比例尺a=0.04（mmsm2/），用矢量方程图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形。作图步骤：1、作导杆机构的简图。选取长度比例尺l=1/3mmm，作机构在位置2的运动简图。作图时，必须注意µl的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、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、进行导杆机构的速度分析。对滑块3在[4]、[8]、[12]位置进行速度、加速度分析，作速度、加速度多边形图。2.2、速度、加速度分析所用理论力学公式：ArAeAVVVCBBCVVVrKnAeAenAaaaaaCBnCBnBBCaaaaaAOaAe4BOaB4列加速度矢量方程，得机械原理课程设计9rKnAeAenAaaaaa大小√?√√?方向∥AO2⊥O4B∥O4B⊥O4B∥O4BCBnCBnBBCaaaaa大小?√√√?方向X-X⊥O4B∥O4BC→B⊥BC列速度矢量方程，得ArAeAVVV大小√??方向⊥O2A⊥O4B∥O4BCBBCVVV大小?√?方向X-X⊥O4B⊥BC滑块3在[4]位置速度、加速度计算分析：sradnw/86.5605614.32602m/s0.528=5.86×0.09=ω×l==VAOA2做速度多边形，得到：smVAe/515.0、smVAr/09.0、smVB/518.0？m/s61.0CV、m/s025.0BCV2222/07.309.0528.0smAOavAnA2242/59.0459.0515.0smAOavAenAe24AeAr/204.009.0459.0515.02AOV2V2ωsmVaArK做加速度多边形，得到：2/32.0smaAe、2/404.2smar机械原理课程设计102322/1046.414.0025.0smBCVaBCnCB2/3765.0smaB做加速度多边形，得到：2/395.0smac取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形取加速度极点P，速度比例尺µa=0.04(m/s)/mm，作加速度多边形，如图图4[4]点速度图5[4]点加速度滑块3在[8]位置速度、加速度计算分析：sradnw/86.5605614.32602m/s0.528=5.86×0.09=ω×l==VAOA2做速度多边形，得到：smVAe/05.0、smVAr/515.0、smVB/352.0？m/s38.0CV、m/s08.0BCV2222/07.309.0528.0smAOavAnA2242/497.054.0518.0smBOVaBnB机械原理课程设计112242/0072.0345.005.0smAOavAenAe（忽略）24AeAr/048.0515.0345.005.02AOV2V2ωsmVaArK做加速度多边形，得到：2/01.3smaAe、2/16.0smar2242/229.054.0352.0smBOVaBnB222/0457.014.008.0smBCVaBCnCB2/472.0smaB做加速度多边形，得到：2/44.0smac取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形取加速度极点P，速度比例尺µa=0.04(m/s)/mm，作加速度多边形，如图图6[8]点速度、加速度滑块3在[12]位置速度、加速度计算分析：sradnw/86.5605614.32602m/s0.528=5.86×0.09=ω×l==VAOA2机械原理课程设计12做速度多边形，得到：smVAe/26.0、smVAr/46.0、smVB/454.0m/s09.0CV、m/s085.0CBV2222/07.309.0528.0smAOaVAnA2242/215.0312.026.0smAOaVAenAe24AeAr/76.046.0312.026.02AOV2V2ωsmVaArK做加速度多边形，得到：2/02.3smaAe、2/32.1smar2242/38.054.0454.0smBOVaBnB、222/05.014.0085.0smBCVaCBnCB2/322.0smaB做加速度多边形，得到：2/42.0smac取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形取加速度极点P，速度比例尺µa=0.04(m/s)/mm，作加速度多边形，如图机械原理课程设计13图7[12]点速度、加速度2.2、导杆机构的动态静力分析对导杆机构的