牛頭刨床課程設(shè)計說明書和CAD圖機(jī)械帶CAD圖
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機(jī)械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目:牛頭刨床的設(shè)計機(jī)構(gòu)位置編號:1,7方案號:班 級:25040801姓 名:程良學(xué) 號:132011年 1 月 13 日目錄一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析u 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖u 機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析u 機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析u 刨頭的運(yùn)動線圖二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析u 在位置1 7處各運(yùn)動副反作用力u 在位置1 7處曲柄上所需的平衡力矩三 飛輪設(shè)計u 安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF的 確定四 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計u 凸輪基本尺寸的確定u 凸輪實際廓線的畫出五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計u 齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定u 齒輪傳動的嚙合圖的繪制 一 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析(1) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖(2)機(jī)構(gòu)在位置1的速度及加速度分析I. 速度分析A點(diǎn)的速度分析圖有:VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=264606.702 rad/sVA3= LO2A * 20.603 m/s由圖可知:VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知:VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / (90*10-3)=4.043m2/s a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0由圖分析:a A4 = a n A3 = 4.043m2/saB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B 4+ a n C6B4由速度分析可知:anC6B4=0所以aC6= aB+ anB +aC6B4+ anC6B4由圖分析:aC6B4=1.800 m2/saC6=6.200m2/s(3)機(jī)構(gòu)在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 機(jī)構(gòu)在位置7的速度多邊形有:VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=6.702rad/sVA3= LO2A * 2=0.603 m/s由圖可知:VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s可得有:VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s.又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由圖分析:VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/sII.加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = anA3 + aA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/sanA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / (90*10-3)=4.04m2/s aA3 =0 a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0.793m2/s由圖分析:ar A4A3=2.700m2/saA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B4 + a n C6B4其中aB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=4.110m2/sanB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/sanC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s由圖分析:aC6B4=1.700m2/saC6=4.100m2/s(4)刨頭的運(yùn)動線圖由計算得刨頭C在各個位置對應(yīng)位移 速度 加速度,將其依次連接,構(gòu)成圓滑的曲線,即得刨頭C的運(yùn)動線圖。刨頭線圖如下: 二 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析(1) 在位置1處各運(yùn)動副反作用力 桿組受力分析圖由于在一位置時桿組不受生產(chǎn)阻力P的作用,力分析圖如下:由此時aC=6.599 m2/s,Fs=maC=806.599=527.928NG6=800N由此得來力多邊形力多邊形如圖:由上得Fn=827.9N, F45=528.7N桿組受力分析圖5桿為二力桿,故受力相反。有F54=528.7N, aB4=(anB4)2+(aB4)2)12=(0+6.8962)12=6.896 m2/saS= aB40.5=3.448 m2/sFS=-m* aS=-22*3.448=75.86N角加速度= aB4/L O4B=6.8960.58=11.89rads2慣性力偶M=-J=-14.268N*m由對點(diǎn)O4求矩得F 24=384.47N故力多邊形為:由力多邊形得FO4=268.1N桿組的受力分析 (2) 在位置7處各運(yùn)動副反作用力由于在一位置時桿組不受生產(chǎn)阻力P的作用桿組受力分析圖由此時aC=4.138m2/s,Fs=maC=804.138=331NG6=800N P=9000N由此得來力多邊形由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N桿組受力分析圖5桿為二力桿,故受力相反。有F54= F45 =8973.2N, aB4=(anB4)2+(aB4)2)12=(0.3182+4.112)12=4.12 m2/saS= aB40.5=2.06 m2/sFS=-m* aS=-22*2.06=45.32N角加速度= aB4/L O4B=4.110.58=7.086rads2慣性力偶M=-J=8.5034N*m由對點(diǎn)O4求矩得F 24=4866.4N故力多邊形為:由力多邊形得FO4=4031.3N桿組的受力分析F42=F24= 4866.4 N (3)曲柄上所需的平衡力矩在位置1處由于力與桿件方向相同,所以力偶M=0在位置7處F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113.35 N*m三 飛輪設(shè)計安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF位置123456平衡力矩0300480525457.5367.57891011121247.51037.556.25-52.5-750由圖可得最大盈虧功【W(wǎng)】=3589 J JF=900W*n22= 11.985kg*m2四 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計1求擺動從東件凸輪的運(yùn)動規(guī)律 由擺桿9做等加速等減速運(yùn)動,及角角加速度與角度的關(guān)系可得:設(shè):在035度時: =a; 在3570 度時: =-a; 在7080度時: =0 在80115度時: =-a 在115150度時: =a那么:在035度時: d=a 在3570 度時: d=70a-a 在7080度時: d=0 在80115度時: d=-a+80a 在115150度時: d=a-150a得:在035度時: =a22 在3570 度時: =-a22+70a-1225a 在7080度時: =1225a 在80150度時: 圖像與在070度時的圖像關(guān)于=75對稱。 由以上計算可得 max=1225a=15o a=0.0122由公式得出如下數(shù)據(jù)關(guān)系由以上數(shù)據(jù)畫出從動桿運(yùn)動線圖2求凸輪基圓半徑通過作圖法求出基圓半徑r0=60mm,再做出凸輪的理論和實際廓線。五 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計1 Z2齒輪齒數(shù)的確定由齒輪的傳動情況可得:n0d05=n0d03 得 n0=n0d05d03 = 1440*100300 =480(rad/s)z0m031n3=z1m031n1 得n1=z0m031n3z1m031 = 16*480*440*4 =192(rad/s) z1m12n1=z2m12 得 z2= z1m12n1m12n2 = 13*6*1926*64 =392 齒輪副z1-z2的變位系數(shù)的確定有圖可知:1r sin=mzsin/2 B= ha*-xmsin代入不根切的幾何條件式 B1得x ha*- zsin22 于是得出不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)為Xmin= ha*- zsin22 當(dāng)=20。, ha*=1,z=13時,有 x1=0.24, x2=-0.24 3 z1,z2齒輪數(shù)據(jù)的確定名稱符號齒輪1齒輪2變位系數(shù)x0.24-0.24分度圓直徑d78234嚙合角2020齒頂高h(yuǎn)a7.444.56齒根高h(yuǎn)f6.068.94齒頂圓直徑da92.88243.12齒根圓直徑df65.88216.12中心距a1564 畫出齒輪副z1-z2的嚙合圖由計算結(jié)果,利用CAD二次開發(fā)軟件,畫出兩個齒輪,然后組裝為齒輪嚙合圖,并作標(biāo)注。 課程設(shè)計感想 機(jī)械設(shè)計是我們機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,是一門理論和實踐相結(jié)合的課程。課程設(shè)計就是要把我們平時所學(xué)的理論知識用于實踐,既是對我們所學(xué)知識的檢驗,也是讓我們更叫熟悉課堂上學(xué)到的東西。 牛頭刨床的課程設(shè)計幾乎包含了我們本學(xué)期所學(xué)的所有重點(diǎn)內(nèi)容的實踐知識,從速度,加速度和受力分析,到飛輪的計算,再到凸輪齒輪的設(shè)計,讓我們在設(shè)計的過程中對平時所學(xué)知識的認(rèn)識有所加深。桿件的速度,加速度和受力的分析中,我深刻地體會到做學(xué)問要一絲不茍,因為在眾多的因素中,少考慮了一項的話,就會給整個設(shè)計帶來根本性的錯誤。另外,作圖的準(zhǔn)確性也直接影響了結(jié)果的準(zhǔn)確性。 在凸輪的設(shè)計過程中,對運(yùn)動和受力要求,要能準(zhǔn)確理解其在設(shè)計過程的哪個環(huán)節(jié)代表什么意義。首先,準(zhǔn)確的計算是設(shè)計的基礎(chǔ),在凸輪中要根據(jù)等加速度和等減速度的要求求出擺角和行程角的關(guān)系。這其中可以利用EXCEL軟件求出很多分點(diǎn)的數(shù)值,對后面設(shè)計的準(zhǔn)確性有很大的幫助。在確定凸輪基圓時,我本想用解析法,即把書上的基圓半徑的公式換成角度關(guān)系,但發(fā)現(xiàn)簡單的替換是不正確的,我通過在網(wǎng)上搜索相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)有很多關(guān)于快速準(zhǔn)確求出凸輪基圓半徑的論文。但大多數(shù)給出的解析公式都包含凸輪中心到擺桿中心的距離這個量,而在本課程設(shè)計中,這是一個待求量,所以我選擇了作圖法。 在設(shè)計齒輪時,我先通過設(shè)計要求求出齒數(shù)和變位數(shù),在求出一些基本量。在畫齒輪圖時,我想起在參加機(jī)械創(chuàng)新大賽時,一個學(xué)長做過在PROE中的齒輪二次開發(fā)函數(shù),于是經(jīng)過搜索,我發(fā)現(xiàn)經(jīng)過安裝二次開發(fā)的CAXA可以由齒數(shù),模數(shù)和變位數(shù)直接畫出齒輪圖,而且和我計算的基本量的尺寸一樣。于是我將圖導(dǎo)入CAD再進(jìn)行組合布圖,就很方便的得出了齒輪的嚙合圖。其實在整個產(chǎn)品開發(fā)中,主要精力在產(chǎn)品的構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計上,至于出圖,應(yīng)該是個體力活,因此,多掌握一些畫圖軟件和畫圖技巧可以大大減少工作量。 另外,真正的產(chǎn)品設(shè)計是一個十分復(fù)雜的過程,團(tuán)隊的協(xié)作也很有必要,在本課程設(shè)計中,飛輪設(shè)計所用到的數(shù)據(jù)就是一組人的計算結(jié)果,所以,學(xué)會分工協(xié)作在設(shè)計中也會發(fā)揮很大的作用。 總體感覺,課程設(shè)計對我們工科的學(xué)生來說,對于掌握課本知識和鍛煉動手能力是十分有益處的。23
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