机械原理课程设计(牛头刨床)

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机械原理课程设计

学生姓名:xxx

指导教师:xxx

学院:xxx

专业班级:xxx

学号xxx

2018年1月

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、齿轮、飞轮等。

目录

1、课程设计任务书 (3)

(1)工作原理及工艺动作过程 (3)

(2)原始数据及设计要求 (4)

2、设计(计算)说明书 (5)

(1)画机构的运动简图 (5)

(2)机构运动分析 (7)

对位置120°点进行速度分析和加速度分析 (7)

(3)对位置120°点进行动态静力分析 (11)

3、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 (14)

4、齿轮的设计 (17)

5、参考文献 (18)

6、心得体会 (19)

7、附件 (19)

一、课程设计任务书

1. 工作原理及工艺动作过程

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时,如图(1-1)所示,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;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。切削阻力如图(b)所示。

Y

图(1-1)

(b)

2.原始数据及设计要求

已知曲柄每分钟转数n2,各构件尺寸及重心位置,且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。要求作机构的运动简图,并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

二、设计说明书(详情见A2图纸)

1.画机构的运动简图

1、以O4为原点定出坐标系,根据尺寸分别定出O2点,B点,

C点。确定机构运动时的左右极限位置。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120°位置(如下图)。

2、机构运动分析

(1)曲柄位置“120°”速度分析,加速度分析(列矢量方程,画速度图,加速度图)

取曲柄位置“120°”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连,故V A2=V A3,其大小等于W2l O2A,方向垂直于O2 A线,指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s

υA3=υA2=ω2·l O2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s(⊥O2A)取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程,得

υA4=υA3+υA4A3

大小? √?

方向⊥O4B⊥O2A ∥O4B

取速度极点P,速度比例尺µv=0.02(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2

图1-2

取5构件作为研究对象,列速度矢量方程,得

υC=υB+υCB

大小? √?

方向∥XX(向左)⊥O4B ⊥BC

取速度极点P,速度比例尺μv=0.02(m/s)/mm, 作速度多边形如图1-2。

Pb=P a4·O4B/ O4A=14.5 mm

则由图1-2知,υC=PC·μv=0.28m/s

加速度分析:

取曲柄位置“120°”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连,故a n A2=a n A3,其大小等于ω22l O2A,方向由A指向O2。

ω2=6.702rad/s, a n A3=a n A2=ω22·l O2A=6.7022×0.09 m/s2=4.04 m/s2

取3、4构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得:

a A4 =a n A4+ a A4τ=a A3n + a A4A3K + a A4A3v

大小:? ω42l O4A? √ 2ω4υA4A3?

方向:? B→A ⊥O4B A→O2⊥O4B(向右)∥O4B(沿导路)取加速度极点为P',加速度比例尺µa=0.10(m/s2)/mm,

a n A4=ω42l O4A=0.5082×0.3148 m/s2=0.08 m/s2

a A4A3K=2ω4υA4A3=0.59 m/s2

a A3n=4.04 m/s2

作加速度多边形如图1-3所示,则由比例得

a A4=4.48m/s2

a B=8.25m/s2

α4=a A4÷l O4A×1000=14.23rad/s2(逆)

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