南航机械原理课设牛头刨床
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分度圆齿厚 s1 齿顶厚
6 m 2 x1m tan 2 0.2 6 tan 20 10.30 mm 2 2
sa1 s1
d a1 d a1 (inv a1 inv ) d1
104.4 10.30 104.4(inv 35.90 inv 20 ) 90 3.35mm 0.56m 0.4m
∴符合设计要求
∵ε﹥1.2 小齿轮跨齿数
k1
z11 0.5 180
15 20 0.5 2 180
小齿轮公法线长度
Wn1 m1 cos 1 k1 0.5 z1inv1 2 x1m1 sin 1 6 cos 20 2 0.5 15inv 20 2 0.2 6sin 20 28.65mm
机械原理课程设计 说 明 书
设计题目
牛头刨床传动机构设计 及其运动分析
第十二页！此为牛头刨床第５组数据，封面不会改ＰＤＦ的话用ＷＯＲＤ自己做吧
设 计 者： 指导教师： 2015 年 6 月 25 日
电算程序及数据，表格
ｈｔｔｐ：／／ｐａｎ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／ｓ／１ｂｎｒＹＲＦｐ
一．机构运动简图及原始数据
sa 2 s2 8.55
da 2 d a 2 (inv a 2 inv ) d2
339.6 339.6(inv 24.06 inv 20) 330 4.84mm 0.81m 0.4m
即 齿顶圆齿厚可以满足要求
其它重要参数
重合度
1 z1 tan a1 tan z2 tan a 2 tan 2 1 15 tan 35.90 tan 20 55 tan 24.06 tan 20 1.58 2
可得： 方向 大小 则有 vA3 0
v A 4 v A3 v A 4 A 3
⊥O 2 A ⊥O 3 A ∥O 3 A
√
?
?
vB 5 vB 6 0
即 3 0
k aA 0 3 A4
2 aA4 2 lO2 A 6.572 131.5 5676.2mm / s 2
3.2 3.2.1
图解法运动分析 两极限位置速度、加速度分析
在极限位置有
lO3 A lO2O3 cos
44.15 350 cos 324.3mm 2 2
（1）在左侧极限位置 ：
v A 4 v A 2 2lO2 A 6.57 131.5 864.0mm / s
进一步校验
小齿轮齿数与大齿轮齿顶不产生干涉的条件：
4 ha x1 z2 tan tan a 2 tan tan z1 z 1 sin 2
tan 20
4 1 0.2 55 tan 24.06 tan 20 tan 20 15 15sin 40
v A4 A3 320mm / s
2 k aA 2 2 320 1.67 1069 / v mm s A4 A3 3 4 A3
a A 4 22 l O 2 A 6 .5 7 2 1 3 1 .5 5 6 7 6 .2 m m / s 2
r k n aA4 aA 4 A3 a A 4 A3 a A3 a A3
r2
d 2 330 165 mm 2 2
db 2 d2 cos 330 cos 20 310.099mm
2.2
变位系数的选择及其余参数的确定
∵压力角α=20°,齿顶高系数h∗ =1，顶隙系数 ∗ =0.25 ∴标准齿轮不发生根切的最小齿数
zmin
2ha 2 1 17.097 sin 2 (sin 20) 2
1
2 n1 2 230 24.09rad / s 60 60 24.07 （负号 表转向相反） 2 1 6.57rad / s i12 3.667
在两极限位置由几何关系可得：
lO2 A lO2O3 sin lO3B
44.15 350 sin 131.5mm 2 2 44.15 500 H / sin / sin 665.2mm 2 2 2 2
即 齿顶圆齿厚可以满足要求
齿轮 2
齿顶高 齿顶圆直径 齿根高 齿根圆直径
ha 2 (ha x2 )m (1 0.2) 6 4.8mm
d a 2 d 2 2ha 2 330 2 4.8 339.6mm
h f 2 (ha c x2 )m (1 0.25 0.2) 6 8.7mm
且 aB5 aB3
lO3 B lO3 A
5676.2
665.2 11642.9 mm / s 2 324.3
aB6 aB5 aB6B5
方向 可得 水平
⊥O 3 B
竖直
aB 6 10789.4 mm / s2
（2）在右侧极限位置 ：
同理可得
vA3 0 vB 5 vB 6 0
0.0614 ﹥ 0.0321
符合条件
三．连杆机构的设计及运动分析
3.1 连杆机构尺寸参数的确定
齿轮转数 n 距 离L
r/m
230 176 500 1.65
mm mm
滑枕冲程 H
行程速比系数 K 距 离L
mm
360
中 心 距O O 且由计算知：
mm 350
i12
n1 z 55 2 3.667 n2 z1 15
方向
A O2 ∥O3A ⊥O3A 向左 ⊥O3 A ∥O3A
大小 5676.2
?
1069
?
1333.3
作加速度多边形得
a A3 1400mm / s 2
又 A、B 均是 3 上的点，则由加速度影像法可得：
aB 5 aB 3 1940mm / s 2
又有
aB6 aB5 aB6B5
aB 6 10789.4 mm / s2
） （方向与左侧极限位置相反
3.2.2
一般位置速度、加速度分析
取曲柄与水平方向成 60°的位置 作图得
lO3 A 480 mm
v A 4 v A 2 2lO2 A 6.57 131.5 864.0mm / s
可得： 方向 大小
则有 l cos s cos v sin 2 2 3 r 又有 d 2 dt 0 则有
d3 dt 3
l22 sin s3 sin vr cos
r dvr dt a A 4 A 3 ar
2 l22 cos s32 cos s 3 sin 2vr3 sin ar cos 2 sin s32 sin s 3 cos 2vr3 cos ar sin l22
z1 15 zmin
∴不能使用标准齿轮，需进行变位。
x1min ha
zmin z1 17 15 1 0.118 zmin 17 zmin z2 17 55 1 2.235 zmin 17
x2 min ha
ຫໍສະໝຸດ Baidu
变位系数和 x ( xn ) 的选择，可取 x 0 ，即选择零传动。 则有 , a 又由 传动比 减速传动。 取 x1 x2 0.2 ﹥ xmin ①。 下面确定其余参数： （假设 在毛坯圆大小允许的情况下保证全齿高不变）
机构示意图：该机构有齿轮 1，驱动齿轮 2，在齿轮 2 上铰链有滑 块，再由导杆机构实现刨刀滑枕的切削运动。 原始数据： 方案号 齿轮转数 n 模 数 m r/m 二 230 6 15 55 176 500 1.65
mm
Z
齿
数
Z
距 离L
mm mm
滑枕冲程 H
行程速比系数 K 距 离L
mm
360
中 心 距O O
a, y 0, y 0
n1 z 55 2 3.667 知 n1 n2 ，即为 n2 z1 15
i12
齿轮 1
齿顶高 齿顶圆直径 齿根高 齿根圆直径
ha1 (ha x1 )m (1 0.2) 6 7.2mm
d a1 d1 2ha1 90 2 7.2 104.4 mm
h f 1 (ha c x1 )m (1 0.25 0.2) 6 6.3mm
d f 1 d1 2h f 1 90 2 6.3 77.4mm
db1 84.572 arccos arccos 35.90 齿顶圆压力角 a1 104.4 d a1
将以上两式平方相加得
2 s 2 h 2 l2 2l2 h sin 2 s h 2 l2 2l2 h sin
tan
h l2 sin l2 cos
对时间求导得 d dt 2
d dt 3
解得
ds dt v A 4 A3 vr
3 l22 cos( ) s vr l22 sin( )
r n aA4 aA 4 A3 a A3 a A3
方向 大小 作图得
A O2 5676.2
∥O 3 A ⊥O 3 A ∥O 3 A ?
3lO3 A
?
a A3 aA3 a A 4 5676.2mm / s 2
又 A、B 均是 3 上的点，则由加速度影像法可得
a B 3 3lO3 B aA 3
方向 水平
√
竖直
可得
aB 6 1000mm / s 2
2
考虑坐标方向则 aB 6 1000mm / s
3.3
解析法运动分析
将机构置于O xy坐标系中，各 构件的矢量指向如右图所示。该 机构的封闭矢量方程为：
h l2 s
l2 cos s cos
即
h l2 sin s sin
v A 4 v A3 v A 4 A 3
⊥O 2 A ⊥O 3 A ∥O 3 A
√
?
?
作速度多边形得 vA3 800mm / s 又 A、B 均是 3 上的点，则由速度影像 法可得：
vB 5
v A3
O3 A
v A3
O3B 1109mm / s
vB 6 vB 5 vB 6 B 5
方向 可得 水平
⊥O 3 B
竖直
vB 6 1100mm / s
考虑坐标方向则 vB 6 1100 mm / s
3
v A3 800 1.67rad / s lO3 A 480
2 n aA 3 3 lO3 A
1.672 480 1333.3 mm/ 2s
且由速度多边形可得：
mm 350
齿轮参数：压力角α=20°,齿顶高系数h∗ =1，顶隙系数 ∗ =0.25
二．齿轮机构的设计
模 齿 数 m 数
mm
Z Z
6 15 55
2.1
齿轮基本参数的确定
传动比
i12
n1 z 55 2 3.667 （外啮合，转向相反） n2 z1 15
标准中心距
6 m a ( z1 z2 ) (15 55) 210mm 2 2
d f 2 d 2 2h f 2 330 2 8.7 312.6mm
db 2 310.099 arccos arccos 24.06 齿顶圆压力角 a 2 d 339.6
a2
分度圆齿厚 s2 齿顶厚
m 6 2 x2 m tan 2 0.2 6 tan 20 8.55mm 2 2
d1 mz1 6 15 90mm
齿轮 1
分度圆直径 分度圆半径 基圆直径
r1
d1 90 45 mm 2 2
db1 d1 cos 90 cos 20 84.572mm d 2 mz2 6 55 330mm
齿轮 2
分度圆直径 分度圆半径 基圆直径
6 m 2 x1m tan 2 0.2 6 tan 20 10.30 mm 2 2
sa1 s1
d a1 d a1 (inv a1 inv ) d1
104.4 10.30 104.4(inv 35.90 inv 20 ) 90 3.35mm 0.56m 0.4m
∴符合设计要求
∵ε﹥1.2 小齿轮跨齿数
k1
z11 0.5 180
15 20 0.5 2 180
小齿轮公法线长度
Wn1 m1 cos 1 k1 0.5 z1inv1 2 x1m1 sin 1 6 cos 20 2 0.5 15inv 20 2 0.2 6sin 20 28.65mm
机械原理课程设计 说 明 书
设计题目
牛头刨床传动机构设计 及其运动分析
第十二页！此为牛头刨床第５组数据，封面不会改ＰＤＦ的话用ＷＯＲＤ自己做吧
设 计 者： 指导教师： 2015 年 6 月 25 日
电算程序及数据，表格
ｈｔｔｐ：／／ｐａｎ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／ｓ／１ｂｎｒＹＲＦｐ
一．机构运动简图及原始数据
sa 2 s2 8.55
da 2 d a 2 (inv a 2 inv ) d2
339.6 339.6(inv 24.06 inv 20) 330 4.84mm 0.81m 0.4m
即 齿顶圆齿厚可以满足要求
其它重要参数
重合度
1 z1 tan a1 tan z2 tan a 2 tan 2 1 15 tan 35.90 tan 20 55 tan 24.06 tan 20 1.58 2
可得： 方向 大小 则有 vA3 0
v A 4 v A3 v A 4 A 3
⊥O 2 A ⊥O 3 A ∥O 3 A
√
?
?
vB 5 vB 6 0
即 3 0
k aA 0 3 A4
2 aA4 2 lO2 A 6.572 131.5 5676.2mm / s 2
3.2 3.2.1
图解法运动分析 两极限位置速度、加速度分析
在极限位置有
lO3 A lO2O3 cos
44.15 350 cos 324.3mm 2 2
（1）在左侧极限位置 ：
v A 4 v A 2 2lO2 A 6.57 131.5 864.0mm / s
进一步校验
小齿轮齿数与大齿轮齿顶不产生干涉的条件：
4 ha x1 z2 tan tan a 2 tan tan z1 z 1 sin 2
tan 20
4 1 0.2 55 tan 24.06 tan 20 tan 20 15 15sin 40
v A4 A3 320mm / s
2 k aA 2 2 320 1.67 1069 / v mm s A4 A3 3 4 A3
a A 4 22 l O 2 A 6 .5 7 2 1 3 1 .5 5 6 7 6 .2 m m / s 2
r k n aA4 aA 4 A3 a A 4 A3 a A3 a A3
r2
d 2 330 165 mm 2 2
db 2 d2 cos 330 cos 20 310.099mm
2.2
变位系数的选择及其余参数的确定
∵压力角α=20°,齿顶高系数h∗ =1，顶隙系数 ∗ =0.25 ∴标准齿轮不发生根切的最小齿数
zmin
2ha 2 1 17.097 sin 2 (sin 20) 2
1
2 n1 2 230 24.09rad / s 60 60 24.07 （负号 表转向相反） 2 1 6.57rad / s i12 3.667
在两极限位置由几何关系可得：
lO2 A lO2O3 sin lO3B
44.15 350 sin 131.5mm 2 2 44.15 500 H / sin / sin 665.2mm 2 2 2 2
即 齿顶圆齿厚可以满足要求
齿轮 2
齿顶高 齿顶圆直径 齿根高 齿根圆直径
ha 2 (ha x2 )m (1 0.2) 6 4.8mm
d a 2 d 2 2ha 2 330 2 4.8 339.6mm
h f 2 (ha c x2 )m (1 0.25 0.2) 6 8.7mm
且 aB5 aB3
lO3 B lO3 A
5676.2
665.2 11642.9 mm / s 2 324.3
aB6 aB5 aB6B5
方向 可得 水平
⊥O 3 B
竖直
aB 6 10789.4 mm / s2
（2）在右侧极限位置 ：
同理可得
vA3 0 vB 5 vB 6 0
0.0614 ﹥ 0.0321
符合条件
三．连杆机构的设计及运动分析
3.1 连杆机构尺寸参数的确定
齿轮转数 n 距 离L
r/m
230 176 500 1.65
mm mm
滑枕冲程 H
行程速比系数 K 距 离L
mm
360
中 心 距O O 且由计算知：
mm 350
i12
n1 z 55 2 3.667 n2 z1 15
方向
A O2 ∥O3A ⊥O3A 向左 ⊥O3 A ∥O3A
大小 5676.2
?
1069
?
1333.3
作加速度多边形得
a A3 1400mm / s 2
又 A、B 均是 3 上的点，则由加速度影像法可得：
aB 5 aB 3 1940mm / s 2
又有
aB6 aB5 aB6B5
aB 6 10789.4 mm / s2
） （方向与左侧极限位置相反
3.2.2
一般位置速度、加速度分析
取曲柄与水平方向成 60°的位置 作图得
lO3 A 480 mm
v A 4 v A 2 2lO2 A 6.57 131.5 864.0mm / s
可得： 方向 大小
则有 l cos s cos v sin 2 2 3 r 又有 d 2 dt 0 则有
d3 dt 3
l22 sin s3 sin vr cos
r dvr dt a A 4 A 3 ar
2 l22 cos s32 cos s 3 sin 2vr3 sin ar cos 2 sin s32 sin s 3 cos 2vr3 cos ar sin l22
z1 15 zmin
∴不能使用标准齿轮，需进行变位。
x1min ha
zmin z1 17 15 1 0.118 zmin 17 zmin z2 17 55 1 2.235 zmin 17
x2 min ha
ຫໍສະໝຸດ Baidu
变位系数和 x ( xn ) 的选择，可取 x 0 ，即选择零传动。 则有 , a 又由 传动比 减速传动。 取 x1 x2 0.2 ﹥ xmin ①。 下面确定其余参数： （假设 在毛坯圆大小允许的情况下保证全齿高不变）
机构示意图：该机构有齿轮 1，驱动齿轮 2，在齿轮 2 上铰链有滑 块，再由导杆机构实现刨刀滑枕的切削运动。 原始数据： 方案号 齿轮转数 n 模 数 m r/m 二 230 6 15 55 176 500 1.65
mm
Z
齿
数
Z
距 离L
mm mm
滑枕冲程 H
行程速比系数 K 距 离L
mm
360
中 心 距O O
a, y 0, y 0
n1 z 55 2 3.667 知 n1 n2 ，即为 n2 z1 15
i12
齿轮 1
齿顶高 齿顶圆直径 齿根高 齿根圆直径
ha1 (ha x1 )m (1 0.2) 6 7.2mm
d a1 d1 2ha1 90 2 7.2 104.4 mm
h f 1 (ha c x1 )m (1 0.25 0.2) 6 6.3mm
d f 1 d1 2h f 1 90 2 6.3 77.4mm
db1 84.572 arccos arccos 35.90 齿顶圆压力角 a1 104.4 d a1
将以上两式平方相加得
2 s 2 h 2 l2 2l2 h sin 2 s h 2 l2 2l2 h sin
tan
h l2 sin l2 cos
对时间求导得 d dt 2
d dt 3
解得
ds dt v A 4 A3 vr
3 l22 cos( ) s vr l22 sin( )
r n aA4 aA 4 A3 a A3 a A3
方向 大小 作图得
A O2 5676.2
∥O 3 A ⊥O 3 A ∥O 3 A ?
3lO3 A
?
a A3 aA3 a A 4 5676.2mm / s 2
又 A、B 均是 3 上的点，则由加速度影像法可得
a B 3 3lO3 B aA 3
方向 水平
√
竖直
可得
aB 6 1000mm / s 2
2
考虑坐标方向则 aB 6 1000mm / s
3.3
解析法运动分析
将机构置于O xy坐标系中，各 构件的矢量指向如右图所示。该 机构的封闭矢量方程为：
h l2 s
l2 cos s cos
即
h l2 sin s sin
v A 4 v A3 v A 4 A 3
⊥O 2 A ⊥O 3 A ∥O 3 A
√
?
?
作速度多边形得 vA3 800mm / s 又 A、B 均是 3 上的点，则由速度影像 法可得：
vB 5
v A3
O3 A
v A3
O3B 1109mm / s
vB 6 vB 5 vB 6 B 5
方向 可得 水平
⊥O 3 B
竖直
vB 6 1100mm / s
考虑坐标方向则 vB 6 1100 mm / s
3
v A3 800 1.67rad / s lO3 A 480
2 n aA 3 3 lO3 A
1.672 480 1333.3 mm/ 2s
且由速度多边形可得：
mm 350
齿轮参数：压力角α=20°,齿顶高系数h∗ =1，顶隙系数 ∗ =0.25
二．齿轮机构的设计
模 齿 数 m 数
mm
Z Z
6 15 55
2.1
齿轮基本参数的确定
传动比
i12
n1 z 55 2 3.667 （外啮合，转向相反） n2 z1 15
标准中心距
6 m a ( z1 z2 ) (15 55) 210mm 2 2
d f 2 d 2 2h f 2 330 2 8.7 312.6mm
db 2 310.099 arccos arccos 24.06 齿顶圆压力角 a 2 d 339.6
a2
分度圆齿厚 s2 齿顶厚
m 6 2 x2 m tan 2 0.2 6 tan 20 8.55mm 2 2
d1 mz1 6 15 90mm
齿轮 1
分度圆直径 分度圆半径 基圆直径
r1
d1 90 45 mm 2 2
db1 d1 cos 90 cos 20 84.572mm d 2 mz2 6 55 330mm
齿轮 2
分度圆直径 分度圆半径 基圆直径