机械原理课程设计牛头刨床_范文大全

机械原理课程设计牛头刨床

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【优秀范文】机械原理课程设计牛头刨床

范文一:机械原理课程设计——牛头刨床原理及其设计 投稿:林憷憸

机械原理课程设计说明书

设计题目 牛头刨床连杆机构设计

学院 机电学院

专业 机械工程及其自动化

班级 机械 10-1

学号 1010430103

学生姓名 程玉强

指导教师 郑晓雯

完成日期 2010 年 7 月 5 日

中国矿业大学(北京)

目录
1.牛头刨床简介 1.1 牛头刨床功能简介及工作原理 1.2 相关设计参数及设计条件 1.3 设计任务 2.牛头刨床执行机构设计 2.1 设计方案的比较选择 2.2 机构的运动分析 3.设计小结 4.参考文献

1.牛头刨床简介 1.1 牛头刨床功能简介及工作原理 中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动,故滑枕的 移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动,滑枕基本上是 匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨 刀加工,且在滑枕回程时不切削,牛头刨床的。牛头刨床是用于加工 中小尺寸的平面或直槽 的金属切削机床, 多用于 单件或小批量生产, 生产 率较低。 普通牛头刨床是一 种用于平面切削加工的 机床,如图。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, 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,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 安装飞轮来减小主轴的速度波动,以提高切削质量和减小电动机容 量 。

1.2 相关设计参数及设计条件 导杆 机构 运动 分析 转速 n2(r/min) 机架 lO2O4(mm) 工作行程 H(mm) 行程速比系数 K 48 575 600 1.46

为提高工作效率,连杆机构要求具有急回特性,满足运动要求。 1.3 设计任务 a. 根据牛头刨床的工作原理,拟定 2~3 个其他形式的执行机构(连 杆机构) ,并对这些机构进行分析对比。 b. 根据给定的数据确定机构的运动尺寸。 c. 应用解析法对导杆机构进行运动分析。

2.牛头刨床执行机构设计 2.1 设计方案的比较选择 根据原始数据和工艺要求,设计方案如下: 方案一:

连杆机构中的运动副一般均为低副,压力较小,承载能力较大, 润滑好,磨损小,加工制造容易,且一般是集
合封闭,对保证工作 的可靠性有利。连杆上各点的轨迹是不同形状的曲线,其形状随着 各构件相对长度的改变而改变,改变各构件的相对长度来使从动件 得到不同的运动规律,故连杆机构可满足一些特定的工作需要,但 易产生较大的误差积累,使机械效率降低,并且连杆及滑块所产生 的惯性力难以用一般的平衡方法加以消除,不宜用于高速运动。 方案二:

图 2.2 凸轮机构 凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线, 就可以使推杆的到各种预期的运动规律,而且响应快速,机构简单 紧凑。 缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点.线接触,易磨损,凸轮机 构制造困难。 方案三:

机构自由度为 F=3n(2Pl+Ph) =3×5-(2×7+0)=1, 工作行程中, 刨刀速度较慢,变化平缓,摆动导杆机构具有急回特性,能承受较大 的载荷,传动平稳,冲击震动较小,结构简单,尺寸和质量也较小, 制造和维修也较容易,成本较低。

综合以上方案,方案三最优。 2.2 机构的运动分析 运动简图如下:

机构的尺寸设计: 行程速比系数 K=1.46 极位夹角 机架距离 导杆长度 曲柄长度 连杆长度
  180  
k 1  33 .66  k 1

l6  275mm l3  600mm
l1  125 l4  150

l6  575

'

机构运动分析: 要求计算导杆 3 的方位角 ,角速度 上点 E 的位移 ,速度 和加速度 。 及角加速度  3 和刨头 5

该牛头刨床为一个六杆机构。先建立一直角坐标系如图,并标出 各杆矢及各杆矢的方位角。其中共有四个未知量 、 、 、 。为 求解需建立两个封闭矢量方程,为此需利用两个封闭图 ABCA 及 CDEGC。 (1)求导杆 3 的角位移 ,角速度 ABCA 可得 和角加速度 ,由封闭形

写成复数形式为
l6 e
i


2

 l1e i1  s3e i3

(a) 展开得

解上述两式可得

因式中分子分母均为正,故知 在第一象限。

式(a)对时间 t 求导,注意 为变量,有
l11ie i1  s33ie i3  ds3 i3 e dt

(b) 展开后可得

再将式(b)对时间 t 求导,则有
2 i 3  l112 e i1  s3 3ie i3  s33 e 

d 2 s3 i3 ds e  2 3 3ie i3 2 dt dt

( c)

展开后可求得
 3  [l112 sin( 3  1 )  23
ds3 ] / s3 dt

(2) 求刨头上点 E 的位移

, 速度

和加速度

。 由封闭形 CDEGC 可得

写成复数形式为
' l3e i3  l4 e i4  l6 e i


2

 sE

(d) 展开得

解之得

由机构简图知

在第二象限,而

式(d)对时间 t 求导可得
l3 3ie i3  l 4 4 ie i 4  dsE dt

( e)

解之得

式(e)对时间 t 求导可得
l3 3ie
i 3

 l3 e

2 i 3 3

 l 4 4 ie

i 4

 l 4 e

2 i 4 4

d 2s  2 dt

(f)

根据上述分析可知,
任何形式的矢量方程可以求解两个未知,可 将含有两个未知数的矢量方程化为一元代数方程,至于机构的速度、 加速度矢量方程,可以根据机构的矢量封闭方程式取一阶、二阶导数 来求解。 由计算机的 E 点位移图线如下:

相关参量由计算机计算如下表:

度(º )

m

rad/s

m/s

rad/s2

m/s2

0 65.5561 168.9382 0.1010 0.1712 0.28879 0 0.2477 0.2926 -0.1642 10 0 0 7 3 003239 -0.1227 0 6 2 20 67.4668 172.0273 0.0813 0.2092 1 -0.0383 0.1907 0.1171 -0.1344 ┆ 8 0 8 7 0.33202 ┆ 6 9 3 ┆ -0.1018 0.1471 -0.0185 -0.1111 360 69.7125 175.3266 0.0585 0.2385 ┆ 2 0 4 9 0.20368 5 3 ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ 0.2926 ┆ 65.5561 168.9381 0.1010 0.1712 0 0 7 3 0.2477 0 7 -0.1642 2

3.设计小结 通过这次机械原理课程设计, 提高了我们综合运用机械原理课程 理论的能力,培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力,并使 所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。掌握了一些常用执行机构、 传动机构或简单机器的设计方法和过程。 当然,第一次短时间内做设计肯定有很多的不足,希望在今后 的学习中,能够日益臻于成熟,专业知识日益深厚。 4.参考文献 1) 《机械原理》 李璨 张宪民 主编 高等教育出版社 2) 《机械原理课程设计》曲继方主编,机械工业出版社 3) 《机构分析与设计》华大年等主编,纺织工业出版社


范文二:机械原理课程设计牛头刨床设计 投稿:郭浰浱

机械原理课程设计

实习报告

一、设计任务

二、牛头刨床简介及工作原理 三、原始参数

四、导杆机构的运动综合

五、用解析法作导杆机构的运动分析 六、导杆机构的动态静力分析 七、Matlab编程并绘图 八、行星轮系设计 九、变位齿轮设计 十、课程设计总结 十一、参考文献

十二、粉末成型压机方案设想

一、设计任务

1牛头刨床刀杆机构的运动综合、运动分析和动态静力分析; 2对牛头刨床传动装置中行星轮机构、齿轮机构进行综合。

二、牛头刨床简介及工作原理

牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床,多用于单件或小批量生产。

为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工,要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动,且切削时刨刀的移动

速度低于空行程速度,即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同

图1牛头刨床外形图

进给量的垂直进给;安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给,以完成平面的加工,工作台还应具有升降功能,以适应不同高度的工件加工。

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,电动机经行星轮系和齿轮Z4、 Z5减速带动曲柄2转动。刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头和刨刀作往复运动。刨头向左时,刨刀进行切削,这个行程称工作行程,刨头受到较大的切削力。刨头右行时,刨刀不切削,称空回行程,此时要求速度较高,以提高生产力。

三、原始参数

H:刨头行程 ; K:行程速比系数; Fc切削阻力 ; m4 m5 m6分别为导杆、连杆及刨头的质量;J4、J5分别分别为导杆4及导杆5绕各自质心的转动惯量;m1、mH分别为行星减速器中心轮及齿轮4、5的模数;Z4,Z5为齿轮4及5的齿数;n1:电机转速;n2:曲柄2及齿轮5的转速;k:行星轮个数。

四、导杆机构的运动综合

设LO3B=L3 LBF=L4 LO3D=L'6 LO2A=L1 LO3O2=L6 LO3A=S3 LDE=SE 1、导杆的摆角ψ K=1.8

180

k51.43

180-

2、导杆的长度L3

H/2

H600mmL3691.4mm

sin/2

3、连杆的长度L4

L40.3L3207.4mm

4、刨头导路中心线xx至O3点的垂直距离L'6

LO3EL3cos2622.9mm

根据已知xx被认为通过圆弧BB’的绕度ME的中点D知

L3LO3E

L6LO3MLDML3657.2mm

2

'

5、曲柄的长度L1

L6370mmL1L6sin/2160.5mm

6、切削越程长度0.05H,如图所示

则切削越程长度为0.05H=0.05×600=30mm

7、机构运动简图

8、计算机构的自由度 F=3×5-2×7=1

五、用解析法作导杆机构的运动分析

4、如图所示,先建立一直角坐标系,并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量3、

S3、SE。为求解需建立两个封闭的矢量方程,为此需利用两个封闭的图形O3AO2O3及

O3BFDO3,由此可得:

L6L1S3L3L4LSE

'6



并写成投影方程为:

S3cos3L1cos1S3sin3L6L1sin1

L3cos3L4cos4SE0 L3sin3L4sin4L’6

由上述各式可解得:

θ3L6L1sinθ1

L1cosθ1

L6L3sinθ3

θ4arcsin

L4S3

L1cosθ1

cosθ3

SEL3cosθ3L4cosθ4

由以上各式即可求得3、4、S3、SE四个运动变量,而滑块的方位角2=3。

然后,分别将上式对时间取一次、二次导数,并写成矩阵形式,及得一下速度和加速度方程式。

cos3sin

300

-S3sinS3cos3-L3sin3L3cos300-L4sin4L4cos4

0S1sin1L3L0wcos13w1

1 1w0

40v0E

cos3

sin

300

-S3sin3S3cos3-L3sin3L3cos300-L4sin4L4cos4

0S303140E

03sin3S3w3cos3w3sin3-S

wcosS3cos3-S3w3sin3033

-L3w3cos3-L4w4cos40

0-L3w3sin3-L4w4sin41w1cos1L0

Lwsin10w11

100

00

而w2=w3、

2=3

根据以上各式,将已知参数代入,即可应用计算机计算。并根据所得数值作出机构的位置线图、速度线图、加速度线图。这些线图称为机构的运动线图。通过这些线图可以一目了然的看出机构的一个运动循环中位移、速度、加速度的变化情况,有利于进一步掌握机构的性能。

六、导杆机构的动态静力分析

受力分析时不计摩擦,且各约束力和约束反力均设为正方向 (1) 对刨刀进行受力分析

FR56y

FR16

Fc

FR56x

F6

G6

6

FFF0 1X0,

02)Y0,FFG(

c

R56xR56y

R16

6

(2)对5杆进行受力分析

FR65x

M5J55F5xm5S5xF5ym5S5y



联立(1)(2)(3)(4)(5)各式可以得到矩阵形式如下:

(3) 对滑块3进行受力分析(不计重力)

FR43y

FR23y

A

FR23x

FR43x

X0,FF0(6)Y0,FF0(7)

M0,(FF)Lsin(F

R23x

R43x

R23y

R43y

O2

R23x

R43x

1

1

R23y

FR43y)L1cos10(8)

(4)对4杆进行受力分析

M4J44F4xm4S4xF4ym4S4y

R54x

4x

R34x

R54y

4y

R34y





X0,FFFF0(9)Y0,FFFFG0(10)M0,F(yy)F(yy

R14xR14y

4

S4

R14x

S4

O3

R34x

S4

A

)FR54x(yByS4)

FR14y(xS4xO3)FR34y(xS4xA)FR54y(xBxS4)M40(11)

(5)对原动件曲柄2进行受力分析

曲柄2不计重力,且转动的角速度一定,角加速度为零,惯性力矢和惯性力矩都为零

∑Fx=0,FR32x+FR12x=0; ∑Fy=0,FR32y+FR12y=0;

∑Mo2=0,FR32x×L2sinφ+FR32y×L2cosφ=0;

各个图像如下所示:

八、行星轮系设计

已知Z4=14, Z5=49, n1=1000rpm,

n2n580rpm

n4Z57i45

n5Z42

77

nHn4n5n2280rpm

22n1100025i1H

nH2807

行星轮系的设计必须满足四个条件: (1) 传动比条件 固定行星架H

n n

H13

H1H3

n1-nHn2-nH

z3n1nH

iZ3Z1(i1H1)

n3nHz1

(2) 同心条件

Z3Z1Z1(i1H2)

Z3Z12Z2Z2 22

(3) 均布条件

Z1Z3Z1i1H

NNK3

(4) 邻接条件

(Z1Z2)sin180KZ22ha

由以上各式可得配齿公式

Z1(i1H2)Z1i1HZ1:Z2:Z3:NZ1::Z1(i1H1):

23

111825

Z1:Z2:Z3:NZ1:Z1:Z1:Z1

14721

且Z1 Z2 Z3为整数,齿轮结构要紧凑 则Z1=42 Z2=33 Z3=108

由于各齿轮的齿数都大于17,故为标准齿轮传动。 行星系齿轮的参数

Z1,Z2,Z3相互啮合模数相等m15d1m1Z1210mmd2m1Z2165mmd3m1Z3540mm

ha1ha2hf3hm15mm

hf1hf2ha3(hC)m16.25mmdb1d1cos197.34mmdb2d2cos155.05mmdb3d3cos507.43mm

*

a

*

*a

p1p2p3m1s1s2s3

(1)确定传动类型 已知

m1

2

九、变位齿轮设计

Z4=14 Z5=49 mH16mm ==20acosacosaa

x1x2x1x2

(invinv)(Z4Z5)

'

0

则为等变位齿轮传动 (2) 确定变位系数

对于变位齿轮,为有利于强度的提高,小齿轮4采用正变位,大齿轮5采用负变位,,使大小齿轮的强度趋于接近,从而使齿轮承载能力提高。

x1minh

*

a

ZminZ4

0.176

ZminZminZ5

1.882

Zmin

x2minh

*a

则取 x1=0.176 x20.176满足x2x2min

(3) 检验重合度

mHZ5mHZ4r4112mm r5392mm

22

*

ra4r4(hax1)mH=130.8 mm ra5r5(hx2)mH405.2mm

*

a

a4a5

rcos20

arccos=36.4

ra4rcos20

arccos24.6

ra5

故满足重合度

''

Z(tantan)Z(tantan)4a45a5a

a1.564a

要求

(4) 变位齿轮4、5的几何尺寸

变位系数x1x20.176

节圆直径d4d4Z4mH224mmd5d5Z5mH784mm啮合角20

齿顶高ha4(h)mH18.816mmax1ha5(h)mH13.184mmax2

齿根高hf4(hcx1)mH=17.184mmahf5(hcx2)mH=22.816mma

齿顶圆直径da4d42ha4261.632mmda5d52ha5810.368mm

齿根圆直径df4d42hf4189.632mmdf5d52hf5738.368mmd1d2

504mm

2

中心距变动系数y0中心距a=

齿顶高降低系数y=0

十、课程设计总结

通过这次机械原理课程设计,提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力,培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力,并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程 。

这次机械设计课程设计历时了一个多星期,时间上虽有些紧张,做设计的时候有些东西也是现学现卖。但这样的安排可以让我们利用一整段时间巩固和学习新的知识,把所学运用到实际设计当中。在所学理论知识的基础上也充分的发挥了创造性。各类资料的查询也熟练了很多。自己的计算机绘图水平也有了一定的提高,并对所学知识有了进一步的理解。

当然,作为自己的第一次设计,其中肯定有太多的不足,希望在今后的设计中,能够得到改正,使自己日益臻于成熟,专业知识日益深厚。。

“功到自然成.”只有通过不锻炼,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相信我自己一定能够在锻炼成长.

范文三:机械原理课程设计牛头刨床设计(地大版) 投稿:萧岴岵

机械原理课程设计

实习报告

专业:课题:姓名:学号:

班级序号:072081-24.7.12-7.24实习时间:

目录

一、设计任务

二、牛头刨床简介及工作原理三、原始参数

四、导杆机构的运动综合

五、用解析法作导杆机构的运动分析六、导杆机构的动态静力分析七、Matlab编程并绘图八、行星轮系设计九、变位齿轮设计十、课程设计总结十一、参考文献

十二、粉末成型压机方案设想

一、设计任务

1牛头刨床刀杆机构的运动综合、运动分析和动态静力分析;2对牛头刨床传动装置中行星轮机构、齿轮机构进行综合。

二、牛头刨床简介及工作原理

牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床,多用于单件或小批量生产。

图1牛头刨床外形图

为了适

用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工,要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动,且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度,即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给;安装工件的工作台应具有不同

进给量的横向进给,以完成平面的加工,工作台还应具有升降功能,

以适应不同高度的工件加工。

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,电动机经行星轮系和齿轮Z4、Z5减速带动曲柄2转动。刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头和刨刀作往复运动。刨头向左时,刨刀进行切削,这个行程称工作行程,刨头受到较大的切削力。刨头右行时,刨刀不切削,称空回行程,此时要求速度较高,以提高生产力。

三、原始参数

H:刨头行程;K:行程速比系数;Fc切削阻力;

m4m5m6分

别为导杆、连杆及刨头的质量;J4、J5分别分别为导杆4及导杆5绕各自质心的转动惯量;m1、mH分别为行星减速器中心轮及齿轮4、5的模数;Z4,Z5为齿轮4及5的齿数;n1:电机转速;n2:曲柄2及齿轮5的转速;k:行星轮个数。

导杆机构的运动分析和运动综合

H

单位II

mm600

1.8K

lO2O3mm370

0.5

0.3

0.5

22

lO3O4/lO3B

lBF/lO3B

导杆机构的动力分析

m4

m5kg3

52

0.9m6

Js4

Js5

kg⋅m2

0.015

FCkg1400

lBS5/lBF

行星轮设计

n1

单位

n2rpm

K

类型

m1mm

Z4

Z5

变位齿轮mHmm

α

II

10008032K-H514491620

四、导杆机构的运动综合

设LO3B=L3LO3A=S3

LBF=L4LDE=SE

LO3D=L'6

LO2A=L1

LO3O2=L6

1、导杆的摆角ψK=1.8

180°+ψk=⇒ψ=51.43°180°-ψ

2、导杆的长度L3

H/2

H=600mm⇒L3==691.4mm

sinψ/2

3、连杆的长度L4

L4=0.3×L3=207.4mm

4、刨头导路中心线xx至O3点的垂直距离L'6

LO3E=L3×cosΨ2=622.9mm

根据已知xx被认为通过圆弧BB’的绕度ME的中点D知

L3−LO3E

L6=LO3M−LDM=L3−=657.2mm

2

'

5、曲柄的长度L1

L6=370mm⇒L1=L6×sinψ/2=160.5mm

6、切削越程长度0.05H

,如图所示

则切削越程长度为0.05H=0.05×600=30mm7

、机构运动简图

8、计算机构的自由度

F=3×5-2×7=1

五、用解析法作导杆机构的运动分析

如图所示,先建立一直角坐标系,并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量θ3、θ4、S3、SE。为求解需建立两个封闭的矢量方程,为此需利用两个封闭的图形O3AO2O3及O3BFDO3,由此可得:

L6+L1=S3L3+L4=L+SE

并写成投影方程为:

'6

→→→

S3cosθ3=L1cosθ1

S3sinθ3=L6+L1sinθ1

L3cosθ3+L4cosθ4−SE=0

L3sinθ3+L4sinθ4=L’6

由上述各式可解得:

θ

θ=arctanL6+L1×sin13

L1×cos1

θ⋅

θ=arcsinL6−L3×sin34

L4

L1×cosθ1

S3=cos3

S=L×cosθ+L×cosθ

E

3

3

4

4

由以上各式即可求得θ3、θ4、S3、SE四个运动变量,而滑块的方位角

θ2=θ3。

然后,分别将上式对时间取一次、二次导数,并写成矩阵形式,及得一下速度和加速度方程式。

⎡cosθ3⎢sinθ

3⎢⎢0⎢⎣0⎡cosθ3⎢sinθ

3⎢⎢0⎢⎣0

-S3sinθS3cosθ3-L3sinθ3L3cosθ3-S3sinθ3S3cosθ3-L3sinθ3L3cosθ3

00-L4sinθ4L4cosθ4

00-L4sinθ4L4cosθ4

•⎡0⎤S⎤/1sinθ1⎤⎡−L3⎢⎥⎥⎢L⎥0⎥⎢w⎥/cosθ1⎥3=w⎢1

1⎢⎥−1⎥⎢w⎥04⎥⎢⎥⎢⎥0⎦⎢v⎥0⎣⎦⎣E⎦

••

⎡0⎤S⎤⎢3⎥⎥0⎥⎢α⎥3=−1⎥⎢α⎥⎥⎢4⎥0⎦⎢α⎥⎣E⎦

⎡−wsinθ-Sθ30⎢33•3sinθ3−S3w3cos⎢wcosθ3-S3w3sinθ30−⎢3θ3S3cos

-L3w3cosθ3-L4w4cosθ4⎢0

⎢0

-L3w3sinθ3-L4w4sinθ4⎣⎤/1w1cosθ1⎤⎡−L0⎥

⎢L⎥/wsinθ1⎥0⎥+w⎢11

⎥1⎢⎥00⎥

⎢⎥

0⎣⎦0⎥⎦

而w2=w3、α2=α3

根据以上各式,将已知参数代入,即可应用计算机计算。并根据所得数值作出机构的位置线图、速度线图、加速度线图。这些线图称为机构的运动线图。通过这些线图可以一目了然的看出机构的一个运动循环中位移、速度、加速度的变化情况,有利于进一步掌握机构的性能。

六、导杆机构的动态静力分析

受力分析时不计摩擦,且各约束力和约束反力均设为正方向(1)对刨刀进行受力分析

F+F+F=0 (1)∑X=0,

02)∑Y=0,F+F−G=(

c

R56x

6

R56y

R16

6

5杆进行受力分析

M

5

=−J

5

×α5F5x=−m5

×S••5xF5y=−m

5

×S

••5y

FR65x

(2)对

联立(1)(2)(3)(4)(5)

各式可以得到矩阵形式如下:

(3)对滑块3进行受力分析(不计重力)

FR23y

AFR43x

∑X=0,F+F=0(6)

∑Y=0,F+F=0(7)

∑M=0,(F+F)×L×sinθ+(FR23xR23yR43xR43yO2R23xR43x11R23y+FR43y)×L1×cosθ1=0(8)

(4)对4杆进行受力分析

M4=−J4×α4

F4x=−m4×S4x

F4y=−m4×S4y••••

∑X=0,F+F+F+F=0(9)

∑Y=0,F+F+F+F−G=0(10)∑M=0,F×(y−y)+F×(y−y)−FR54x4xR34xR14xR54y4yR34yR14y4S4R14xS4O3R34xS4AR54x×(yB−yS4)−FR14y×(xS4−xO3)−FR34y×(xS4−xA)+FR54y×(xB−xS4)+M4=0(11)

(5)对原动件曲柄2

进行受力分析

曲柄2不计重力,且转动的角速度一定,角加速度为零,惯性力矢和惯性力矩都为零

∑Fx=0,FR32x+FR12x=0;

∑Fy=0,FR32y+FR12y=0;

∑Mo2=0,FR32x×L2sinφ+FR32y×L2cosφ=0;

七、Matlab编程绘图

Matlab源程序:

clearall;clc;

%初始条件

theta1=linspace(-20.77,339.23,100);%单位度

theta1=theta1*pi/180;%转换为弧度制

W1=80*pi/30;%角速度单位rad/s

H=0.6;%行程单位m

L1=0.1605;%O2A的长度单位m

L3=0.6914;%O3B的长度单位m

L4=0.2074;%BF的长度单位m

L6=0.370;%O2O3的长度单位m

L6u=0.6572;%O3D的长度单位m

Z=pi/180;%角度与弧度之间的转换

dT=(theta1(3)-theta1(2))/W1;%时间间隔

forj=1:100

t(j)=dT*(j-1);%时间因素

end

%求解S3、Theta3、Theta4和SE四个变量

S3=((L6)^2+(L1)^2-2*L6*L1*cos(theta1+pi/2)).^0.5;%求出O3A的值fori=1:100%求解角度theta3、Theta4和SE的长度

theta3(i)=acos(L1*cos(theta1(i))/S3(i));

theta4(i)=asin((L6u-L3*sin(theta3(i)))/L4);

SE(i)=L3*cos(theta3(i))+L4*cos(theta4(i));

end%求解完成

%求解完成

%求解VS3、W3、W4和VE四个变量

fori=1:100

J=inv([cos(theta3(i)),-S3(i)*sin(theta3(i)),0,0;

sin(theta3(i)),S3(i)*cos(theta3(i)),0,0;

0,-L3*sin(theta3(i)),-L4*sin(theta4(i)),-1;

0,L3*cos(theta3(i)),L4*cos(theta4(i)),0]);

K=J*W1*[-L1*sin(theta1(i));L1*cos(theta1(i));0;0];VS3(i)=K(1);

W3(i)=K(2);

W4(i)=K(3);

VE(i)=K(4);

end%求解完成

%求解aS3、a3、a4、aE四个变量

fori=1:100

J=inv([cos(theta3(i)),-S3(i)*sin(theta3(i)),0,0;

sin(theta3(i)),S3(i)*cos(theta3(i)),0,0;

0,-L3*sin(theta3(i)),-L4*sin(theta4(i)),-1;

0,L3*cos(theta3(i)),L4*cos(theta4(i)),0]);

P=W1*W1*[-L1*cos(theta1(i));-L1*sin(theta1(i));0;0];

M=[-W3(i)*sin(theta3(i)),-VS3(i)*sin(theta3(i))-S3(i)*W3(i)*cos(theta3(i)),0,0;

W3(i)*cos(theta3(i)),VS3(i)*cos(theta3(i))-S3(i)*W3(i)*sin(theta3(i)),0,0;

0,-L3*W3(i)*cos(theta3(i)),-L4*W4(i)*cos(theta4(i)),0;

0,-L3*W3(i)*sin(theta3(i)),-L4*W4(i)*sin(theta4(i)),0];

N=[VS3(i);W3(i);W4(i);VE(i)];

K=J*(-M*N+P);

aS3(i)=K(1);

a3(i)=K(2);

a4(i)=K(3);

aE(i)=K(4);

end%求解完成

%动态静力分析

%初始条件

M4=22;

M5=3;

M6=52;

Js4=0.9;

Js5=0.015;

Fc=1400;

Ls4=0.5*L3;

Ls5=0.5*L4;

%给切削阻力赋值

fori=1:100

if((abs(SE(1)-SE(i))>0.05*H&&abs(SE(1)-SE(i))<0.95*H)&&(theta1(i)

Fc(i)=1400;

else

Fc(i)=0;

end

end%赋值完成

%求解平衡力矩

J4=Js4+M4*(0.5*L3)*(0.5*L3);%导杆对点O3的转动惯量

fori=1:100

Ekk(i)=(M6*VE(i)*VE(i)+Js5*W4(i)*W4(i)+M5*VE(i)*VE(i)+J4*W3(i)*W3(i))/2;%计算总动能

end

dEkk(1)=Ekk(1)-Ekk(100);%动能的改变量

fori=2:100

dEkk(i)=Ekk(i)-Ekk(i-1);%动能的改变量

end

fori=1:100

MM(i)=(dEkk(i)+Fc(i)*abs(VE(i)))/W1;%求平衡力矩

end

%画图

%画运动图

figure(1);

plot(t,theta3,'r');holdon;

plotyy(t,theta4,t,SE);gridon;

xlabel('时间t/s');

ylabel('theta3、theta4(rad)');

title('角度Theta3、theta4和位移SE');

axis([0,0.75,-0.2,2]);

figure(2);

plot(t,W3,'r');holdon;gridon;

plotyy(t,W4,t,VE);

xlabel('时间t/s');

ylabel('W3、W4(rad/s)');

title('角度速度W3、W4和速度VE');

axis([0,0.75,-5,3]);

figure(3);

plot(t,a3,'r');holdon;

plotyy(t,a4,t,aE);gridon;

xlabel('时间t/s');

ylabel('a3、a4(rad/s/s)');

title('角度加速度a3、a4和加速度aE');

axis([0,0.75,-80,80]);

%运动图画完

%画反力图

figure(4);

plotyy(theta1,Fc,theta1,SE);

xlabel('Theta1(时间t)');

ylabel('Fc');

axis([theta1(1),theta1(100),-50,1400]);

title('切削阻力Fc与位移SE');gridon;

figure(5);

plotyy(theta1,MM,theta1,Fc);

xlabel('Theta1(时间t)');

ylabel('力矩');

axis([theta1(1),theta1(100),-50,300]);

title('平衡力矩');gridon;

figure(6);

plotyy(theta1,Ekk,theta1,SE);

xlabel('Theta1(时间t)');

ylabel('Fc');

title('导杆、连杆和刨头的总动能');gridon;

theta1(1)

theta1(100)

各个图像如下所示:

八、行星轮系设计

已知Z4=14,Z5=49,n1=1000rpm,n2=n5=80rpm

nZ7i45===n5Z42

77nH=n4=×n5=×n2=280rpm22

n1100025i1H===nH2807

行星轮系的设计必须满足四个条件:

(1)传动比条件

固定行星架H

n

n

H

13H1H3=n1-nH=n2-nHn1−nHz3i==−⇒Z3=Z1×(i1H−1)n3−nHz1

(2)同心条件

Z3−Z1Z1×(i1H−2)Z3=Z1+2Z2⇒Z2==22

(3)均布条件

Z1+Z3Z1×i1H=N⇒N=K3

(4)邻接条件

(Z1+Z2)×sin180K>Z2+2h

由以上各式可得配齿公式∗a

Z1×(i1H−2)Z1×i1HZ1:Z2:Z3:N=Z1::Z1×(i1H−1):23

111825Z1:Z2:Z3:N=Z1:Z1:Z1:Z114721

且Z1Z2Z3为整数,齿轮结构要紧凑

Z2=33Z3=108则Z1=42

由于各齿轮的齿数都大于17,故为标准齿轮传动。

行星系齿轮的参数

Z1,Z2,Z3相互啮合模数相等m1=5d1=m1Z1==210mm

d2=m1Z2=165mm

d3=m1Z3=540mm

ha1=ha2=hf3=h*am1=5mm

hf1=hf2=ha3=(h+C)m1=6.25mmdb1=d1×cosα=197.34mm

db2=d2×cosα=155.05mm

db3=d3×cosα=507.43mm*a*

p1=p2=p3=π×m1

π×ms1=s2=s3=2

九、变位齿轮设计

(1)确定传动类型

已知

Z4=14 Z5=49 mH=16mm α=α=20°

a×cosα=a×cosα⇒a=a

x1+x2=

x1=−x2

则为等变位齿轮传动'⋅⋅⋅⋅(invα−invα)(Z4+Z5)α=0

(2)确定变位系数

对于变位齿轮,为有利于强度的提高,小齿轮4采用正变位,大齿轮5采用负变位,,使大小齿轮的强度趋于接近,从而使齿轮承载能力提高。

x1min

x2minZmin−Z4=h=0.176Zmin*Zmin−Z5=ha=−1.882Zmin*a

则取 x1=0.176 x2=−0.176

满足x2>x2min

(3)检验重合度

mZmZr4==112mm r5==392mm22

*ra4=r4+(ha+x1)mH=130.8 mm

ra5=r5+(h+x2)mH=405.2mm*

a

αa4r4×cos20°=arccos=36.4°ra4

r5×cos20°αa5=arccos=24.6°ra5

⎡⎤Z(tanα−tanα)+Z(tanα−tanα)4a45a5εa=⎣π⇒εa=1.564>[εa]

故满足重合度要求''

(4)变位齿轮4、5的几何尺寸

变位系数x1=−x2=0.176

节圆直径d=d4=Z4mH=224mmd=d5=Z5mH=784mm

啮合角α=α=20°

齿顶高ha4=(h∗a+x1)mH=18.816mmha5=(h+x2)mH=13.184mm

齿根高hf4=(h+c−x1)mH=17.184mmhf5=(h+c−x2)mH=22.816mm齿顶圆直径da4=d4+2ha4=261.632mm

da5=d5+2ha5=810.368mm

齿根圆直径df4=d4−2hf4=189.632mmdf5=d5−2hf5=738.368mm

d+d中心距a==504mm2

中心距变动系数y=0

齿顶高降低系数∆y=0

十、课程设计总结

通过这次机械原理课程设计,提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力,培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力,并使∗a∗∗a∗∗a⋅⋅5⋅4

所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程。

这次机械设计课程设计历时了一个多星期,时间上虽有些紧张,做设计的时候有些东西也是现学现卖。但这样的安排可以让我们利用一整段时间巩固和学习新的知识,把所学运用到实际设计当中。在所学理论知识的基础上也充分的发挥了创造性。各类资料的查询也熟练了很多。自己的计算机绘图水平也有了一定的提高,并对所学知识有了进一步的理解。

当然,作为自己的第一次设计,其中肯定有太多的不足,希望在今后的设计中,能够得到改正,使自己日益臻于成熟,专业知识日益深厚。。

“功到自然成.”只有通过不锻炼,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相信我自己一定能够在锻炼成长.

十一、参考文献

《机械原理(第七版)》

孙恒,陈作模,葛文杰,高等教育出版社,2000

《机械原理课程设计手册》

邹慧君主编,高等教育出版社,1998

《MATLAB基础与应用简明教程》

张平等编著,北京航空航天大学出版社,2005

《机械原理*分析*综合*优化》

(德)K.洛克(KurtLuck)K.—H.莫德勒(Karl-HeinzModler)

孔建益(译)陆锡年(校)机械工业出版社,2003

十二、粉末成型压机方案设想

(1

)机构传动示意图

(2)工作原理和工艺动作分解

要保证系统的正常工作,须使三个执行机构协调运动,故需做机构运动的协调设计,即机械运动循环图的设计,现分析如下:所选系统具有一个模具(圆筒形型腔)和三个执行构件(一个上冲头,一个下冲头和一个料筛)。根据工艺过程,三个执行构件的运动形式为:

(1)上冲头完成往复(铅垂上下)直移运动,下移至终点后有短时间的停歇,起保压作用,因冲头上升后要留有送粉器的进入的空间、故冲头行程约为90∼110mm。若机构主动件一转(2π)完成一个运动循环,。

(2)在上模冲压制粉末的过程中,下冲模始终固定不动,即单向压制,当上模冲上行回位时,下模冲上顶压坯脱模,当压坯被顶出行腔后,下冲模固定不动,待送粉器将压坯推出型腔后,下冲模下行回位,此过程下冲模做间歇往复直线运动。

(3)送粉器在模具型腔上方往复振动,然后向左退回,待坯料成形并被推出型腔后,送粉器再在台面上右移约45∼50mm推移成形片坯,其最大行程为110mm。

注意:为减小因速度突变而产生的刚性冲击,完成上述过程的凸轮机构可采用三角函数运动规律。

范文四:牛头刨床设计机械原理课程设计 投稿:蔡焅焆

中南大学

机械原理课程设计

—— 说明书

班级:机械1007 姓名:台永丰 学号:0806100904 指导老师:何竞飞 分组:Ⅵ方案 题目:牛头刨床

目 录

第1章

1.1设计题目…………………………………. ………………………3 1.2机构简介…………………………………………………...……….3 1.3设计任务……………………………………………………….…..4

第2章

2.1电动机的选择……………………………………………….….….5 2.2齿轮变速装置设计…………….……………………….………….5 2.3导杆机构尺寸设计……….……………………………….….……6 2.4机构的运动分析……….……………………………….………….7 2.5机构的动态静力分析….……………………………………..……16 2.6速度波动的调节与飞轮设计………………………………………19

第3章

3.1体会心得……………………………………………………….....22

参考文献….…………………………………………..………………..23

第1章

1.1设计题目

牛头刨床

1.2机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图1-1 a。电动机经一级带传动和二级齿轮传动驱动执行机构,使刨头6和刨刀7作往复直线运动。刨头右行时,刨刀进行切削加工,称为工作行程,要求速度较低并且均匀。刨头左行时,刨刀不进行切削,称为空回行程,要求速度快以节省时间。因此刨头在整个运动循环中受力变化大,对主轴(曲柄2)匀速运转有很大影响,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小电动机功率。同时,要求刨刀不进行切削的过程中,工件随工作台实现自动进给运动。

图1-1

1.3设计任务

(1) 电动机的选择; (2) 设计齿轮变速装置; (3) 设计导杆机构;

(4) 设计刨程及其位置的调节方法; (5) 机构运动分析; (6) 机构的动态静力分析; (7) 速度波动的调节与飞轮设计。

1-2

第2章

2.1电动机的选择

电动机转速选择1440r.p.m

2.2齿轮变速装置设计

如图1-2

Hi13=

n1−nHn3−n5

=−

z2z3z1z2

……………………………………[2-1]

* 式中i——转速比 n——转速 z——齿数

i45=i67=

n4n3n6n7

=−5…………………………………………[2-2]

z4z7z6

z

=−…………………………………………[2-3]

n1nHnHn7

联立以上各式,并令可得各齿轮数据

24,可选取z1=50,z2=50,z3=150,z4=55,z5=78

2.3导杆机构尺寸设计

如图2-1,θ=180°×(k-1)/(k+1) …………………………[2-4]

* 式中k——行程速比系数,k=1.8

O2B=O2O4×sin(θ/ 2) …………………………….…….…..[2-5] * 式中θ——极位夹角

O2B——曲柄长

O4E=D`E/tan(θ/ 2) ……….………………………………...[2-6]

* 式中D`E——左极限时D点距中间距离,D`E=300mm

由以上各式,解得: θ=51.4°

O2B=151.8mm O4E=623.4mm

2-1

2.4机构的运动分析

2.4.1 位移分析

X(t)

=𝐻𝑂

4𝐵

∗𝑂2𝐵∗cos(2𝜋𝑡) (𝑂2𝐵∗sin⁡(2𝜋𝑡)+𝑂2𝑂4)...…………..[2-7]

* 式中𝐻𝑂4𝐵——O4到5号杆距离

根据函数解析式,作周期内5号杆位移图象,如图2-2。

图2-2

2.4.2速度分析 1)3位置速度分析

因构件1和2在B处的转动副相连,故υB2=υB1,其大小等于ω1*AB,方向垂直于AB线,指向与ω1一致。

υB2=υB1=ω1·AB=0.95m/s ……………………………………………………..[2-8]

取构件2和3的重合点B进行速度分析。列速度矢量方程,得

υB3 = υB2 + υB3B2.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.。。。[2-9]

大小 ? √ ?

方向 ? ⊥AB ∥BC

取构件3的B、C两点进行速度分析。列速度矢量方程,得

υB3 = υC3 + υB3C3。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。[2-10] 大小 ? ? ?

方向 ? ∥BC ⊥BC

取构件3的D、C两点进行速度分析。列速度矢量方程,得

υD3 = υC3 + υD3C3。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。[2-11]

大小 ? ? ?

方向 水平 ∥BC ⊥BC

比例关系有:

υBC=ω3·BC υDC=ω3·DC

取速度极点P,速度比例尺µv=0.016(m/s)/mm ,作速度多边形如图2-3

图2-3

8位置速度分析

因构件1和2在B处的转动副相连,故υB2=υB1,其大小等于ω1*AB,方向垂直于AB线,指向与ω1一致。

速度矢量方程及比列关系同上;

取速度极点P,速度比例尺µv=0.016(m/s)/mm ,作速度多边形如图2-4

图2-4

求的数据,填入三线表中:

位置 VD VB3 ω3 V C3

3号 1.167m/s 0.90m/s 1.82/s 0.18m/s 8号 -0.184m/s 0.10m/s 0.279/s 0.09m/s 右极限

0m/s

0m/s

0/s

0m/s

表2-1

得速度曲线

2.4.3加速度分析

对3点的加速度分析如下:

取加速度极点为p',加速度比例尺µa=0.1(m/s)/mm, 作加速度多边形如图2-5所示.则由图2-5知

2

图2-5

aB3 = aB2 + aB3B2r + aB3B2c……………….…[2-12]

方向 ? B→A ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? lABω12 ? 2ω3VB2B3

aB3 = ac3 + aB3C3n + aB3C3t……………….…[2-13]

方向 ? ? ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? ? lBCω32 lBCα

aC3 = aC4 + aC3C4r + aC3C4c……………….…[2-14]

方向 ? 0 ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? 0 ? 2ω3VC3C4

aB3 = aD3 + aB3D3 + aB3D3…………………[2-15]

t

n

方向 ? //5杆 ⊥3杆 ∥3杆 大小 ? ? - lBDα lBDω32

2

lAB=6.0m/s2 由于aB2=2

aB3B2c =2ω3VB2B3=1.89m/s2

n2

aB3C3=3lBC=1.62m/s

2k aC3C4=23VC3C4=0.66m/s

2

naB3D3= lBDω3=0.64m/s已知,

22

由以上各式联立计算可得: α=1.89rad/s2

aD3=0.54m/s

2

由以上得出的数据结合下列等式

aB2 + aB3B2

r

+ aB3B2 = aD3 + aB3D3 + aB3D3………[2-16]

c

t

n

B→A ∥3杆 ⊥3杆 //5杆 ⊥3杆 ∥3杆

22

lABω1 ? 2ω3VB2B3 ? - lBDα lBDω3

aB2 + aB3B2

r

+ aB3B2 = aS3 + aB3S3 + aB3S3……...…[2-17]

c

t

n

B→A ∥3杆 ⊥3杆 ? ⊥3杆 ∥3杆

22

lABω1 ? 2ω3VB2B3 ? lBDα lBSω3

可得到:

aB3B2r=5.98m/s2 方向为沿3杆向上 aS3⊥3杆=0.08m/s2 aS3∥3杆=0.9639m/s2

对8点的加速度分析如下:

aB3 = aB2 + aB3B2r + aB3B2c………………[2-18]

方向 ? B→A ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? lABω12 ? 2ω3VB2B3

aB3 = ac3 + aB3C3n + aB3C3t…………….…[2-19]

方向 ? ? ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? ? lBCω32 lBCα

aC3 = aC4 + aC3C4r + aC3C4c………………[2-20] 方向 ? 0 ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? 0 ? 2ω3VC3C4

aB3 = aD3 + aB3D3t + aB3D3n……………..[2-21] 方向 ? //5杆 ⊥3杆 ∥3杆 大小 ? ? - lBDα lBDω32

2

lAB=6.0m/s2 由于aB2=2

aB3B2c =2ω3VB2B3=0.4871m/s2

n2

aB3C3=3lBC=0.312m/s

2k aC=2=0.503m/s V3C3C43C4

2

naB3D3= lBDω3=0.041m/s已知

22

由以上各式联立计算可得:

α=22.328rad/s2

aD3=16.179m/s

2

由以上得出的数据结合下列等式

aB2 + aB3B2

r

+ aB3B2 = aD3 + aB3D3 + aB3D3………[2-22]

c

t

n

B→A ∥3杆 ⊥3杆 //5杆 ⊥3杆 ∥3杆

22

lABω1 ? 2ω3VB2B3 ? - lBDα lBDω3

aB2 + aB3B2

r

+ aB3B2 = aS3 + aB3S3 + aB3S3…….…[2-23]

c

t

n

B→A ∥3杆 ⊥3杆 ? ⊥3杆 ∥3杆

22

lABω1 ? 2ω3VB2B3 ? lBDα lBSω3

可得到:

aB3B2r=7.6m/s2 方向为沿3杆向上

aS3⊥3杆=7.957m/s2 (方向垂直于3杆向右)

2

aS3∥3杆=6.81m/s(方向平行于3杆向下)

对右极限点的加速度分析如下:

aB3 = aB2 + aB3B2r + aB3B2c…………………[2-24]

方向 ? B→A ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? lABω12 ? 2ω3VB2B3

aB3 = ac3 + aB3C3n + aB3C3t………………[2-25]

方向 ? ? ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? ? lBCω32 lBCα

aC3 = aC4 + aC3C4r + aC3C4c………………[2-26]

方向 ? 0 ∥3杆 ⊥3杆 大小 ? 0 ? 2ω3VC3C4

aB3 = aD3 + aB3D3t + aB3D3n……………[2-27] 方向 ? //5杆 ⊥3杆 ∥3杆 大小 ? ? - lBDα lBDω32

2

lAB=6.0m/s由于aB2=2

2

2 2 nk

aB3B2c =6.0m/s2 aB=0m/s =0m/s a3C3 C3C4

an2B3D3= lBDω3=0m/s2

已知

由以上各式联立计算可得: α=19.05rad/s2

aD3=14.5897m/s

2

由以上得出的数据结合下列等式

aB2 + ar

c

B3B2

+ aB3B2 = aD3 + aB→A ∥3杆 ⊥3杆 //5杆 l2ABω1 ? 2ω3VB2B3 ? - l

ar

c

B2 + aB3B2

+ aB3B2 = aS3 + aB→A ∥3杆 ⊥3杆 ? l2ABω1 ? 2ω3VB2B3 ? l可得到:

arB3B2=6.35 m/s2 方向为沿3杆向下

aS3⊥3杆=6.82m/s2 (方向垂直于3杆向左) aS3∥3杆=6.3275m/s2(方向平行于3杆向下)

得加速度曲线

t

n

B3D3 + aB3D3…………[2-28]

3杆 ∥3杆

α l2

BDBDω3t

B3S3 + an

B3S3……..…[2-29]

⊥3杆 ∥3杆

BDα lBSω3

图2-6

2.5机构的动态静力分析

机构受力分析:如图2-7所示

3位置受力图

图2-7

8位置受力图

图2-8

图2-9

右极限受力分析

= + + + + =0……………………………………[2-30]

F

N

G5

FS5

F35

Fr

* ΣF——5号杆所受合力

Fr——工作阻力

Fx=0, -F35sinθ-F35y cosθ+Fs5-Fr=0 Fy=0, -F35xcosθ+F35y sinθ-G5+N=0

Fix=as3x*m3……………………………………….…………………[2-31] Fiy=as3y*m3……………………………………….…………………[2-32]

ΣFx=-F53X+F23 cosθ-FIX-F43 cosθ=0…………….…………………[2-33]

* ΣFx———3号杆垂直于杆方向所受合力

ΣFY=F43 sinθ+FIY-F23 sinθ-F53Y-G3=0………….…………………[2-34]

* ΣFy———3号杆平行于杆方向所受合力

∑MS=-F53y*DE+F53X*CE—0.5G5g*CE*tanθ

—0.5F23*CE/cosθ-Fsx*DE..[2-35]

* ∑MS———3号杆在O4点位置所受合力矩

各点已知数据: 位置 m3 3号点 22 8号点 22 右极限 22

m5 76 76 76 as3x 0.08 7.957 6.82

表2-2

as3y 0.9639 6.81 6.3275 Fr 5000 0 0 θ 9° 25° 26°

带入以上数据解得 位置 3号点 8号点 右极限

F35X 4958.96 -1228.9 58.8

F35Y 1022.5 522.75 1203.75

F23 6514.6 2966.33 2911.46

表2-3

F43 14922.2 1323.86 1467.49

FN 262.5 -237.25 290.695

Mr 856.43 -39.26 0

2.6速度波动的调节与飞轮设计

各组员数据如下:

表2-4

可得阻力矩图像如图2-10

图2-10

=

Mdφ

[2-36] φ

* M——各点瞬时驱动力矩 M——平均驱动力矩 T——周期,T=1s

ΔWmax=Emax-Emin= [Med φ −Mer(φ)]dφ…[2-37] b

* Med——作盈功时驱动力矩 Mer——作亏功时驱动力矩

求得:c

则平均驱动力矩的图像为

图2-11

综合驱动力矩图和阻力矩图,可得能量指示图

图2-12

计算得最大盈亏功: ΔWmax=1249.367J

JF ≥ 900ΔWmax/(π2n2[δ]) …………………[2-38]

Jf≥1265.87kgm2

第3章

3.1总结

通过为期两周的机械原理课程设计,第一次尝试使用机械方面的知识设计一个物品,走了不少弯路,同时也学了不少知识。

书到用时方恨少,这是我深深的体会。虽然刚刚结束机械原理的课程,但脱离了一个个题目,突然要解决实际问题,一开始总是不知所措的。通过查阅以前的课本,也找了不少资料,再与同学学习讨论问题,思路也逐渐成形,才使这次课程设计能顺利完成。

六个人一组,每人计算三个点的数据,让我知道了团队内,既要有对全队的责任感,又要有对其他人的信任,同时还要学会互帮互助,相互解决问题发挥长处。

总而言之,我认为我们的当务之急是要掌握扎实的专业知识和技能,才能在这样的实践中游刃有余。我想我会在今后更加努力的学习,从会用专业知识解题转变到会用专业知识做事。

参考文献

[1] 吴克坚 . 机械原理[M] . 高等教育出版社

[2] 曲继方 . 机械原理课程设计[M] . 机械工业出版社 [3] 华大年 . 机构分析与设计[M] . 纺织工业出版社

[4] 邹慧君 . 机械运动方案设计手册[M] . 上海交通大学出版社 [5] 于运满 . 精密间歇运动[M] . 机械工业出版社

[6] 余跃庆 . 现代机械动力学[M] . 北京工业大学出版社 [7] 申永林 . 机械原理教程[M] . 清华大学出版社 [8] 郁明山 . 现代机械传动手册[M] . 机械工业出版社

范文五:机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构 投稿:邹惂惃

机械原理课程设计

编程说明书

设计题目: 牛头刨床凸轮机构

指导教师: 郝志勇 席本强

设 计 者: 刘展辰

学 号:

班 级: 液压09-1

2011年6月29日

辽宁工程技术大学

机械原理课程设计任务书(二)

五、要求:

1)计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。

2)确定凸轮机构的基本尺寸,选取滚子半径,画出凸轮实际廓线,并按比例绘出机构运动简图。以上内容作在A2或A3图纸上。

3)编写出计算说明书。

指导教师:郝志勇 席本强

开始日期: 2011年 06月 25日 完成日期: 2011年 06月 30日

目录

一 设计任务及要求-----------------------------------------------2

二 数学模型的建立-----------------------------------------------2

三 程序框图------------------------------------------------------------5

四 程序清单及运行结果-------------------------------------6

五 设计总结----------------------------------------------------------14

六 参考文献 --------------------------------------------------------15

一 设计任务与要求

已知摆杆9为等加速等减速运动规律,其推程运动角φ=70,远休止角φs=10,回程运动角φ’=70,摆杆长度l09D=125,最大摆角φmax=15,许用压力角[α]=40,凸轮与曲线共轴。

(1) 要求:计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图(用方格纸

绘制),也可做动态显示。

(2) 确定凸轮的基本尺寸,选取滚子半径,画出凸轮的实际廓线,

并按比例绘出机构运动简图。 (3) 编写计算说明书。

二 机构的数学模型

1 推程等加速区 当0/2时

角位移 m12max2/2

角速度 4max/2 角加速度 4max/2 2 推程等减速区 当/2时

角位移 m1max2max()2/2

角速度 4max()/2 角加速度 4max/2 3 远休止区 当s时

角位移 m1max 角速度 0 角加速度 0 4 回程等加速区

当ss/2时

角位移 m1max2max(s)2/2

22角速度 角加速度 4()/4/maxsmax

5 回程等减速区

当s/2s时 角位移 m12max(s)2/2 角速度 4max(s)/2 角加速度 4max/2 6 近休止区

角位移 m10 角速度 0 角加速度 

0

如图选取xOy坐标系,B1点为凸轮轮廓线起始点。开始时推杆轮子中心处于B1点处,当凸轮转过角度时,摆动推杆角位移为,由反转法作图可看出,此时滚子中心应处于B点,其直角坐标为:

xasinlsin0yacoslcos0

因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距离,即法向距离处处相等,都为滚半径rT.故将理论廓线上的点沿其法向向内测移动距离rr即得实际廓线上的点B(x1,y1).由高等数学知,理论廓线B点处法线nn的斜率应为 tgdx/dydx/d/dy/dsin/cos 根据上式有:

dx/dacoslcos01d/ddy/dasinlsin01d/d

dx/d2dy/d2

可得

22

cosdy/d/dx/ddy/d实际轮廓线上对应的点B(x,y)的坐标为

xx1rrcos

yy1rsinr

sindx/d/

此即为凸轮工作的实际廓线方程,式中“-”用于内等距线,“+”用于外等距线。

四 程序清单及运行结果

#include #include #include #include #include #define l 125.0 #define Aa 40 #define r_b 50 #define rr 7.5

#define K (3.1415926/180) #define dt 0.25

float Q_max,Q_t,Q_s,Q_h; float Q_a; double L,pr;

float e[1500],f[1500],g[1500]; void Cal(float Q,double Q_Q[3]) {

Q_max=15,Q_t=70,Q_s=10,Q_h=70; if(Q>=0&&Q<=Q_t/2) {

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*Q*Q/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*Q/(Q_t*Q_t); Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_t*Q_t); }

if(Q>Q_t/2&&Q<=Q_t) {

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t)*(Q-Q_t)/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*(Q_t-Q)/(Q_t*Q_t); Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_t*Q_t); }

if(Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s) {

Q_Q[0]=K*Q_max; Q_Q[1]=0; Q_Q[2]=0; }

if(Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2) {

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h);

Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_h*Q_h); }

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h) {

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h); Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_h*Q_h); }

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360) {

Q_Q[0]=K*0; Q_Q[1]=0; Q_Q[2]=0; } }

void Draw(float Q_m) {

float tt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy; double QQ[3]; circle(240,240,3);

circle(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K),3); moveto(240,240);

lineto(240+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K)); lineto(260+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K)); lineto(240,240);

moveto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K)); lineto(240+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240*K)); lineto(255+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240*K)); lineto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K)); for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2) {

Cal(tt,QQ);

x1=L*cos(tt*K)-l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K); y1=l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*sin(tt*K);

x2=x1*cos(Q_m*K+40*K)+y1*sin(Q_m*K+40*K); y2=-x1*sin(Q_m*K+40*K)+y1*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x2+240,240-y2,2);

dx=(QQ[1]-1)*l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)-L*sin(tt*K); dy=(QQ[1]-1)*l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*cos(tt*K); x3=x1-rr*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); y3=y1+rr*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);

x4=x3*cos(Q_m*K+40*K)+y3*sin(Q_m*K+40*K); y4=-x3*sin(Q_m*K+40*K)+y3*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x4+240,240-y4,YELLOW);

} }

void Curvel() { int t;

float y1,y2,y3,a=0; for(t=0;t<=360/dt;t++) {

delay(300); a=t*dt;

if((a>=0)&&(a<=Q_t/2)) {

y1=(2*Q_max*pow(a,2)/pow(Q_t,2))*10;

y2=(4*Q_max*(dt*K)*a/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8);

y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line(100+Q_t/2,300-y3,100+Q_t/2,300); }

if((a>Q_t/2)&&(a<=Q_t)) {

y1=(Q_max-2*Q_max*pow((Q_t-a),2)/pow(Q_t,2))*10; y2=(4*Q_max*(dt*K)*(Q_t-a)/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8); y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line(100+Q_t,300-y3,100+Q_t,300); line(100+Q_t/2,300,100+Q_t/2,300-y3); }

if((a>Q_t)&&(a<=Q_t+Q_s)) {

y1=Q_max*10; y2=0; y3=0;

putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h/2)) {

y1=(Q_max-2*Q_max*pow((a-Q_t-Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10;

y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(a-Q_t-Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8);

y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5);

putpixel(100+a,300-y1,1);

putpixel(100+a,300-y2,2);

putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3);

line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3);

}

if((a>Q_t+Q_s+Q_h/2)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h))

{

y1=(2*Q_max*pow((Q_h-a+Q_t+Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10;

y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(Q_h-a+Q_t+Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5);

putpixel(100+a,300-y1,1);

putpixel(100+a,300-y2,2);

putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h),300-y3,(100+Q_t+Q_s+Q_h),300);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3);

}

if((a>Q_t+Q_s+Q_h)&&(a<=360))

{

y1=0;

y2=0;

y3=0;

putpixel(100+a,300,1);

putpixel(100+a,300,2);

putpixel(100+a,300,4);

}

e[t]=y1;

f[t]=y2;

g[t]=y3;

}

}

main()

{

int gd=DETECT,gm;

int i,t,choice,x_1,y_1,flag=1;

double QQ1[3],aa;

FILE *f1;

if((f1=fopen(

{

printf(

exit(0);

}

initgraph(&gd,&gm,

cleardevice();

for(t=0;!kbhit();t++)

{

for(;t>360;)

t-=360;

if(flag==1)

for(L=l-r_b+70;L

{

Q_a=acos((L*L+l*l-r_b*r_b)/(2.0*L*l));

Cal(t,QQ1);

aa=atan(l*(1-QQ1[1]-L*cos(Q_a-QQ1[0]))/(L*sin(Q_a+QQ1[0])));/*压力角*/ pr=(pow((L*L+l*l*(1+QQ1[1])*(1+QQ1[1])-2.0*L*l*(1+QQ1[1]*cos(Q_a+QQ1

[0]))),3.0/2))/*曲率半径*//((1+QQ1[1])*(2+QQ1[1])*L*l*cos(Q_a+QQ1[0])+QQ1[2]*L*l*sin(Q_a+QQ1

[0])-L*L-l*l*pow((1+QQ1[1]),3));

if(aa<=Aa&&pr>rr)

flag=0;

break;

}

if(flag==0)

Cal(t,QQ1);

Draw(t);

cleardevice();

x_1=240+L*sin(50*K)-l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K);

y_1=240+L*cos(50*K)-l*sin(Q_a+QQ1[0]+40*K);

circle(x_1,y_1,rr);

line(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K),x_1,y_1);

moveto(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K));

lineto(240+L*sin(50*K)+l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K),480+2*L*cos(50*K)-y_1); lineto(140+L+l*cos(Q_a+QQ1[0])*2,480+2*L*cos(50*K)-y_1);

delay(1);

}

getch();

cleardevice();

line(100,80,100,445);

line(70,300,530,300);

line(100,80,98,90);

line(100,80,102,90);

line(520,298,530,300);

line(520,302,530,300);

setcolor(2);

outtextxy(300,150,

printf(

printf(

Curvel();

getch();

printf(

for(i=0;i<=1440;i=i+20)

{

delay(1000);

printf(

fprintf(f1,

}

getch();

fclose(f1);

closegraph();

}

󰀀

角度 10倍角位移 104.8倍角速度 108.5倍角加速度

235-360

0.000000 0.000000 0.000000

五 总结

机械原理课程设计是工科院校学生在大学期间利用已学过的知识和计算机工具第一次比较全面的,具有实际意义的课程设计,也是机械原理课程的一个重要的实践环节。

在设计之前,我按照老师的要求认真的阅读了机械原理课程设计这本教材,在设计开始的时候,我终于明白了提前预习的重要性。这次设计运用到了很多以前学过的知识,在老师耐心帮助下完成了机构运动简图。我又学会了Turbo C/C++软件的运用,又巩固了CAXA的画图技巧,最重要的也是最难的C语言编程在同组的同学帮助下顺利的完成。C语言中遇到很多情况,比如头文件的辨别,定义与定位的技巧等等,又巩固了知识,也学到了新知识。

在设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力,真正做到了学以致用。在此期间我我们同学之间互相帮助,共同面对机械设计课程设计当中遇到的困难,培养了我们的团队精神。在设计中有很多人的精神值得学习,比如我的班长,人家的确有种耐得住寂寞的心态.确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越.

在这些过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足,特别是自己的系统的自我学习能力的欠缺,将来要进一步加强,今后的学习还要更加的努力。本次课程设计不仅仅是对自己所学的知识的一次系统总结与应用,还是对自己体质的一次检验。

六 参考文献

1.《机械原理课程设计指导书》徐萃萍 冷兴聚

2.《机械原理电算课程设计指导书》冷兴聚

3.《机械原理》孙恒 称作模,高等教育出版社,1995.8

4.《C程序设计》谭浩强,清华大学出版社,1995.3

5.《C语言典型零件CAD》王占勇,东北大学出版社2000.9

6.《计算机图形学》罗笑南 王若梅 中山大学出版社1996.10

7.《机械原理课程设计指导书》裘建新,高等教育出版社,2005.4

范文六:机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构 投稿:宋腣腤

机械原理课程设计

编程说明书

设计题目:牛头刨床凸轮机构的设计及运动分析

指导教师:席本强 何凡 设 计 者: 姜正禄 学 号:0607070208 班 级:加工06-2班

2008年7.10日 辽宁工程技术大学

目 录

一、 计任务及要求 二、 数学模型的建立 三、 程序框 四、 程序中符号说明 五、 程序清单及运行结果 六、 课程设计总结 七、 参考文献

凸轮机构的设计

一、 基本条件与要求

已知: 从动件的最大摆角 max 许用压力角[],从动件的长度lo9D,推

程运动角,远休止角

s

,回程运动角从动件见运动规律为等加、

,

等减速运动,凸轮与曲柄共轴。

要求: 1) 计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图,也可做动态显示。

2) 确定凸轮机构的基本尺寸,选取滚子半径,画出凸轮实际轮廓线,

并按比例绘出机构运动简图,以上内容作在2号图纸上。

3) 编写说明书

二 、根据运动分析写出与运动方程式

1.设从动件起始角030.

2.1)1/2,升程加速区,其运动方程为:

2*max*/(1*2):

4*max*/(1*1):

4*max/(1*1);

2)1/21, 属于升程减速区,其运动方程为:

max2*max*(1)*(1)/(1*1):4*max*(1)/1*1:4*max/1*1:

3)112,,属于远休止区,其运动方程为:

max:0:0:

4)(12)(123/2),属于回程加速区,其运动方程为:

max2*max[(12)]*[(12)]/(3*3):

4*max*[(12)]/(3*3):

4*max/(3*3):

5)(123/2)(123),属于回程减速区,其运动方程为:

2*max*(123)*(123)/(3*3):4*max*(123)/(3*3):

4*max/(3*3):

6)(123)360 ,于近休止区,其运动方程为

0:0:

0:

三 流程图

四、源程序

#include #include #include

#include #include #define l 130.0 #define Aa 40 #define r_b 55 #define rr 7.5

#define K (3.1415926/180) #define dt 0.25

float Q_max,Q_t,Q_s,Q_h; float Q_a; double L,pr;

float e[1500],f[1500],g[1500]; void Cal(float Q,double Q_Q[3]) {

Q_max=15,Q_t=75,Q_s=10,Q_h=65; if(Q>=0&&Q<=Q_t/2) {

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*Q*Q/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*Q/(Q_t*Q_t); Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_t*Q_t); }

if(Q>Q_t/2&&Q<=Q_t) {

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t)*(Q-Q_t)/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*(Q_t-Q)/(Q_t*Q_t); Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_t*Q_t); }

if(Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s) {

Q_Q[0]=K*Q_max;

Q_Q[1]=0; Q_Q[2]=0; }

if(Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2) {

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h); Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_h*Q_h); }

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h) {

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h); Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_h*Q_h); }

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360) {

Q_Q[0]=K*0; Q_Q[1]=0; Q_Q[2]=0; } }

void Draw(float Q_m) {

float tt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy; double QQ[3]; circle(240,240,3);

circle(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K),3); moveto(240,240);

lineto(240+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));

lineto(260+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K)); lineto(240,240);

moveto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K)); lineto(240+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240*K)); lineto(255+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240*K)); lineto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K)); for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2) {

Cal(tt,QQ);

x1=L*cos(tt*K)-l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K); y1=l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*sin(tt*K);

x2=x1*cos(Q_m*K+40*K)+y1*sin(Q_m*K+40*K); y2=-x1*sin(Q_m*K+40*K)+y1*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x2+240,240-y2,2);

dx=(QQ[1]-1)*l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)-L*sin(tt*K); dy=(QQ[1]-1)*l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*cos(tt*K); x3=x1-rr*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); y3=y1+rr*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);

x4=x3*cos(Q_m*K+40*K)+y3*sin(Q_m*K+40*K); y4=-x3*sin(Q_m*K+40*K)+y3*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x4+240,240-y4,YELLOW); } }

void Curvel() { int t;

float y1,y2,y3,a=0; for(t=0;t<=360/dt;t++) {

delay(300);

a=t*dt;

if((a>=0)&&(a<=Q_t/2)) {

y1=(2*Q_max*pow(a,2)/pow(Q_t,2))*10; y2=(4*Q_max*(dt*K)*a/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8); y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line(100+Q_t/2,300-y3,100+Q_t/2,300); }

if((a>Q_t/2)&&(a<=Q_t)) {

y1=(Q_max-2*Q_max*pow((Q_t-a),2)/pow(Q_t,2))*10; y2=(4*Q_max*(dt*K)*(Q_t-a)/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8); y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line(100+Q_t,300-y3,100+Q_t,300); line(100+Q_t/2,300,100+Q_t/2,300-y3); }

if((a>Q_t)&&(a<=Q_t+Q_s)) {

y1=Q_max*10; y2=0; y3=0;

putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h/2)) {

y1=(Q_max-2*Q_max*pow((a-Q_t-Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10; y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(a-Q_t-Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3); line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s+Q_h/2)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h)) {

y1=(2*Q_max*pow((Q_h-a+Q_t+Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10;

y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(Q_h-a+Q_t+Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h),300-y3,(100+Q_t+Q_s+Q_h),300); line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s+Q_h)&&(a<=360)) { y1=0; y2=0; y3=0;

putpixel(100+a,300,1);

putpixel(100+a,300,2);

putpixel(100+a,300,4);

}

e[t]=y1;

f[t]=y2;

g[t]=y3;

}

}

main()

{

int gd=DETECT,gm;

int i,t,choice,x_1,y_1,flag=1;

double QQ1[3],aa;

FILE *f1;

if((f1=fopen(

{

printf(

exit(0);

}

initgraph(&gd,&gm,

cleardevice();

for(t=0;!kbhit();t++)

{

for(;t>360;)

t-=360;

if(flag==1)

for(L=l-r_b+70;L

{

Q_a=acos((L*L+l*l-r_b*r_b)/(2.0*L*l));

Cal(t,QQ1);

aa=atan(l*(1-QQ1[1]-L*cos(Q_a-QQ1[0]))/(L*sin(Q_a+QQ1[0])));/*压力角*/ pr=(pow((L*L+l*l*(1+QQ1[1])*(1+QQ1[1])-2.0*L*l*(1+QQ1[1]*cos(Q_a+QQ1[0]))),3.0/2))/*曲率半径*//((1+QQ1[1])*(2+QQ1[1])*L*l*cos(Q_a+QQ1[0])+QQ1[2]*L*l*sin(Q_a+QQ1[0])-L*L-l*l*pow((1+QQ1[1]),3));

if(aa<=Aa&&pr>rr)

flag=0;

break;

}

if(flag==0)

Cal(t,QQ1);

Draw(t);

cleardevice();

x_1=240+L*sin(50*K)-l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K);

y_1=240+L*cos(50*K)-l*sin(Q_a+QQ1[0]+40*K);

circle(x_1,y_1,rr);

line(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K),x_1,y_1);

moveto(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K));

lineto(240+L*sin(50*K)+l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K),480+2*L*cos(50*K)-y_1); lineto(140+L+l*cos(Q_a+QQ1[0])*2,480+2*L*cos(50*K)-y_1);

delay(1);

}

getch();

cleardevice();

line(100,80,100,445);

line(70,300,530,300);

line(100,80,98,90);

line(100,80,102,90);

line(520,298,530,300);

line(520,302,530,300);

setcolor(2);

outtextxy(300,150,

printf(

printf(

Curvel();

getch();

printf(

for(i=0;i<=1440;i=i+20)

{

delay(1000);

printf(

fprintf(f1,

}

getch();

fclose(f1);

closegraph();

}

%f %f\n

五、曲线图象及输出数据

六 课程设计总结

机械原理课程设计是对机器的主体结构进行分析或综合,是一个机械系统的设计必不可少的环节,是与实际的机械问题紧密相连的,使我们对机械原理课程的理解从抽象化到实际化的过度。通过一周的课程设计,让我对机械原理的知识内容得到巩固和加深。我们在设计中综合运用所学知识,学会了结合生产实践中的实际问题来解决机械工程问题,进行设计制造。通过对分析法进行机构设计的练习,训练了自己从工程中提炼数学模型的能力,以及利用计算机程序急C语言解决数学问题的方法。利用计算机知识进行比较全面的并且具有实际意义的课程设计。在课程设计过程中发现了自己还存在很多的不足,能力有限,多亏了老师的帮助,我能够顺利完成这项设计。在今后的学习生涯中,我会弥补自己的不足,多加实际操作,提高自己的水平。

七:参考文献

1、《机械原理》孙桓、陈作模,高等教育出版社,1995.8

2、《机械原理课程设计指导书》 徐萃萍 冷兴聚

3、《机械原理》电算课程设计指导书》 冷兴聚

4、《C语言设计》 谭浩强 清华大学出版社 1995.3

5、《C语言典型零件CAD》 王占勇 东北大学出版社 2000.9

6、《计算机图形学》 罗笑南 王若梅 中山大学出版社 1996

范文七:机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构 投稿:罗姫姬

机械原理课程设计

设计题目 牛头刨床凸轮机构

班级 姓名 指导教师

加工06-1班 孔繁华

席本强 何凡

目录

1. 设计任务及要求------------------------------

2. 数学模型的建立------------------------------

3. 程序框图---------------------------------------

4. 程序清单及运行结果------------------------

5. 设计总结---------------------------------------

6. 参考文献 --------------------------------------

1设计任务与要求

已知摆杆9为等加速等减速运动规律,其推程运动角φ=75,远休止角φs=10,回程运动角φ΄=65,摆杆长度l09D=130,最大摆角φmax=15,许用压力角[α]=42,凸轮与曲线共轴。 要求:

(1) 计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图(用方格纸绘制),也可做动态显示。 (2) 确定凸轮的基本尺寸,选取滚子半径,画出凸轮的实际廓线,并按比例绘出机构运

动简图。

(3) 编写计算说明书。

2数学模型

(1) 推程等加速区

当0/2时 m12max

4max/(角加速度)

2

2

/

2

(角位移) 4max/(角速度)

2

(2) 推程等减速区

当/2时 m1max2max()/(角位移)

4max()/(角速度) 4max/(角加速度)

2

2

2

2

(3) 远休止区

当s时 m1max(角位移) 0 (角速度)

0(角加速度)

(4) 回程等加速区 当ss/

2

时 m1max2max(s)/(角位移)

2

22

4max(s)/(角速度)4max/(角加速度)

(5) 回程等减速区

当s/2s时 m12max(s)/(角位移)

4max(s)/(角速度) 4max/(角加速度)

2

2

2

2

(6) 近休止区

m10(角位移) 0(角速度) 0(角加速度) 一、

如图选取xOy坐标系,B1点为凸轮轮廓线起始点。开始时推杆轮子中心处于B1点处,当凸轮转过角度时,摆动推杆角位移为,由反转法作图可看出,此时滚子中心应处于B点,其直角坐标为:

xasinlsin0



yacoslcos0

因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距离,即法向距离处处相等,都为滚半径rT.故将理论廓线上的点沿其法向向内测移动距离rT即得实际廓线上的点B(x1,y1).由高等数学知,理论廓线B点处法线nn的斜率应为 tgdx/dydx/d/dy/dsin/cos

dx/dacoslcos01d/d

根据上式有: 可得



dy/dasinlsin01d/d

sindx/d/cosdy/d/

dx

/d

2dy/d2

2

dx

/d

2

dy/d

实际轮廓线上对应的点B(x,y)的坐标为

xx1rTcosyy1rTsin

此即为凸轮工作的实际廓线方程,式中“-”用于内等距线,“+” 于外等距线。

3程序框图

#include #include #include #include #include #define l 130.0 #define Aa 42 #define r_b 50 #define rr 7.5

#define K (3.1415926/180) #define dt 0.25

float Q_max,Q_t,Q_s,Q_h; float Q_a; double L,pr;

float e[1500],f[1500],g[1500]; void Cal(float Q,double Q_Q[3]) {

Q_max=15,Q_t=75,Q_s=10,Q_h=65; if(Q>=0&&Q<=Q_t/2) {

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*Q*Q/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*Q/(Q_t*Q_t); Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_t*Q_t); }

if(Q>Q_t/2&&Q<=Q_t) {

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t)*(Q-Q_t)/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*(Q_t-Q)/(Q_t*Q_t); Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_t*Q_t); }

if(Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s) {

Q_Q[0]=K*Q_max; Q_Q[1]=0; Q_Q[2]=0; }

if(Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2) {

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h); Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_h*Q_h); }

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h) {

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h); Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_h*Q_h); }

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360) {

Q_Q[0]=K*0; Q_Q[1]=0; Q_Q[2]=0; } }

void Draw(float Q_m) {

float tt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy; double QQ[3]; circle(240,240,3);

circle(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K),3); moveto(240,240);

lineto(240+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K)); lineto(260+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K)); lineto(240,240);

moveto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K)); lineto(240+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240*K)); lineto(255+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240*K)); lineto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K)); for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2) {

Cal(tt,QQ);

x1=L*cos(tt*K)-l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K); y1=l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*sin(tt*K);

x2=x1*cos(Q_m*K+40*K)+y1*sin(Q_m*K+40*K); y2=-x1*sin(Q_m*K+40*K)+y1*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x2+240,240-y2,2);

dx=(QQ[1]-1)*l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)-L*sin(tt*K); dy=(QQ[1]-1)*l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*cos(tt*K); x3=x1-rr*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); y3=y1+rr*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);

x4=x3*cos(Q_m*K+40*K)+y3*sin(Q_m*K+40*K); y4=-x3*sin(Q_m*K+40*K)+y3*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x4+240,240-y4,YELLOW); } }

void Curvel() { int t;

float y1,y2,y3,a=0; for(t=0;t<=360/dt;t++) {

delay(300); a=t*dt;

if((a>=0)&&(a<=Q_t/2)) {

y1=(2*Q_max*pow(a,2)/pow(Q_t,2))*10;

y2=(4*Q_max*(dt*K)*a/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8);

y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line(100+Q_t/2,300-y3,100+Q_t/2,300); }

if((a>Q_t/2)&&(a<=Q_t)) {

y1=(Q_max-2*Q_max*pow((Q_t-a),2)/pow(Q_t,2))*10; y2=(4*Q_max*(dt*K)*(Q_t-a)/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8); y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line(100+Q_t,300-y3,100+Q_t,300); line(100+Q_t/2,300,100+Q_t/2,300-y3); }

if((a>Q_t)&&(a<=Q_t+Q_s)) {

y1=Q_max*10; y2=0; y3=0;

putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h/2)) {

y1=(Q_max-2*Q_max*pow((a-Q_t-Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10; y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(a-Q_t-Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5);

putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3); line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s+Q_h/2)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h)) {

y1=(2*Q_max*pow((Q_h-a+Q_t+Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10;

y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(Q_h-a+Q_t+Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1); putpixel(100+a,300-y2,2); putpixel(100+a,300-y3,4);

line((100+Q_t+Q_s+Q_h),300-y3,(100+Q_t+Q_s+Q_h),300); line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3); }

if((a>Q_t+Q_s+Q_h)&&(a<=360)) {

y1=0; y2=0; y3=0;

putpixel(100+a,300,1); putpixel(100+a,300,2); putpixel(100+a,300,4); }

e[t]=y1; f[t]=y2; g[t]=y3; } }

main() {

int gd=DETECT,gm;

int i,t,choice,x_1,y_1,flag=1; double QQ1[3],aa; FILE *f1;

if((f1=fopen("liliangliang.txt","w"))==NULL) {

printf("liliangliang.txt cannot open!\n"); exit(0); }

initgraph(&gd,&gm," "); cleardevice();

for(t=0;!kbhit();t++) {

for(;t>360;) t-=360; if(flag==1)

for(L=l-r_b+70;L

Q_a=acos((L*L+l*l-r_b*r_b)/(2.0*L*l)); Cal(t,QQ1);

aa=atan(l*(1-QQ1[1]-L*cos(Q_a-QQ1[0]))/(L*sin(Q_a+QQ1[0])));/*压力角*/

pr=(pow((L*L+l*l*(1+QQ1[1])*(1+QQ1[1])-2.0*L*l*(1+QQ1[1]*cos(Q_a+QQ1[0]))),3.0/2))/*曲率半径*//((1+QQ1[1])*(2+QQ1[1])*L*l*cos(Q_a+QQ1[0])+QQ1[2]*L*l*sin(Q_a+QQ1[0])-L*L-l*l*pow((1+QQ1[1]),3)); if(aa<=Aa&&pr>rr) flag=0; break; }

if(flag==0) Cal(t,QQ1); Draw(t);

cleardevice();

x_1=240+L*sin(50*K)-l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K); y_1=240+L*cos(50*K)-l*sin(Q_a+QQ1[0]+40*K); circle(x_1,y_1,rr);

line(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K),x_1,y_1); moveto(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K));

lineto(240+L*sin(50*K)+l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K),480+2*L*cos(50*K)-y_1); lineto(140+L+l*cos(Q_a+QQ1[0])*2,480+2*L*cos(50*K)-y_1); delay(1); }

getch();

cleardevice();

line(100,80,100,445); line(70,300,530,300); line(100,80,98,90); line(100,80,102,90); line(520,298,530,300); line(520,302,530,300); setcolor(2);

outtextxy(300,150,"The analysis of the worm gear's movement"); printf("\n\n\n\n\n Q(w,a)");

printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t\t\t\t\tt"); Curvel();

getch();

printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n"); for(i=0;i<=1440;i=i+20) {

delay(1000);

printf("%d %f %f %f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]); fprintf(f1,"%d %f %f %f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]); }

getch(); fclose(f1); closegraph(); }

运行结果

角度 10倍角位移 104.8倍角速度 108.5倍角加速度

150-360 0.00000000 0.0000000 0.0000000

5设计总结

通过此次设计,我明白了要想用C语言作好一个凸轮程序要分许多步骤第一要先确定其设计方法,从几个方法里找出较好的一个并进行一定的优化处理,找出一个较简单程序设计方法。

凸轮的基圆半径,推杆的滚子半径和平底尺寸是给定的,而实际设计时要考虑机构的受力情况是否良好。我们首先找出摆杆的运动规律,然后根据其确定数学模型,在编写程序时,先写出程序框图然后在编写程序。在编写时要集中精力,不要中途停顿。因为长时间不看就要把程序从头看起,很浪费时间。

从输出结果可以看出,在75-85度时,其处在远休止。在150-360时,此过程为进休止。进入休止时 ,其角速度为0。

6参考文献

1《机械原理》孙恒,陈作模,葛文杰,高等教育出版社,2006.5 2《机械原理课程设计》,辽宁工程技术大学机械设计基础教研室, 2006.11

范文八:牛头刨床机械原理课程设计6点 投稿:任嘡嘢

大学

机械原理课程设计——牛头刨床传动机构

说 明 书

学院:机电工程学院

年级: 专业 姓名:

学号:20110504310008 20110504310009 指导老师: 日期:2013年6月22日

目录

一、工作原理及工作过程............................................................................. 错误!未定义书签。

二.设计任务 ..................................................................................................................................... 3

三.设计数据 ................................................................................................... 错误!未定义书签。

四.设计要求 ................................................................................................... 错误!未定义书签。

(一)、运动方案设计........................................................................... 错误!未定义书签。

(二)、确定执行机构的运动尺寸 ....................................................... 错误!未定义书签。

(三)、进行导杆机构的运动分析 ......................................................................................... 5

(四)、对导杆机构、凸轮机构、齿轮机构设计分析 ....................... 错误!未定义书签。

(五)、数据总汇并绘图 ......................................................................................................... 5

五.设计方案选定 ............................................................................................................................. 5

(一)、导杆机构运动设计数据分析 ..................................................................................... 6

1.10点速度,加速度分析........................................................................................................ 6

(二)凸轮机构设计数据分析 ............................................................................................. 10

(三)齿轮机构设计数据分析 ............................................................................................. 12

六、课程设计总结. ....................................................................................................................... 13

七、心得体会 ................................................................................................................................ 13

一、概述

1.课程设计的题目

此次课程设计的题目是:牛头刨床的主传动结构的设计. 2.课程设计的任务和目的 1)任务:

1 牛头刨床的机构选型、运动方案的确定; 2 导杆机构进行运动分析; 3 导杆机构进行动态静力分析; 4.飞轮设计;

5.凸轮机构设计。

2)目的:机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程,它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础,进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识,培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力,使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法,其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等,并进一步提高计算、分析,计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

.3.课程设计的要求

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头,在设计主传动机构时,要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转,同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性,以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单,实用,能很好的 实现传动功能。

二.机构简介与设计数据

1, 机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图4-1。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,以提高生产效率。为此刨床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(图中没有画出),使工作台连同工件一次进级运动,以便刨刀继续切削。刨头在工作行程过程中,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4-1,b)而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个循环运动中,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。

2, 1)

设计数据 见表4-1

2)选择设计方案:

1、结构简单,制造方便,能承受较大的载荷;

2、具有急回作用,可满足任意行程速比系数K的要求; 3、滑块行程可以根据杆长任意调整; 4、机构传动角恒为90度,传动性能好;

5、工作行程中,刨刀速度较慢,变化平缓符合切削要求; 6、机构运动链较长,传动间隙较大; 7、中间移动副实现较难。

三.课程设计的内容和步骤

1.导杆机构的设计及运动分析 1)导杆机构简图

2)导杆机构运动分析

4

a、 曲柄位置“6”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“6”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连,故

VA2=VA3,其大小等于ω2lO2A,方向垂直于O2 A线,指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=6.7020643264rad/s

υA3=υA2=ω2·lO2A=6.702064213×0.09m/s=0.60

3185779m/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 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

取速度极点P,速度比例尺µv=0.001(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-4

则由图1-4知, υA4= pa4/μv =0.48590227981m/s

υA4A3= a3a4/μv =0.35739623806m/s

由速度影像定理求得,

υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=0.67355117939m/s

又 ω4=υA4/ lO4A=1.16129513687931rad/s 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 ⊥O4B ⊥BC

取速度极点P,速度比例尺μv=0.005(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-4。 则由图1-4知, υC=0.66392950064m/s

υCB=0.1026378747m/s

ωCB=υCB/lCB=0.5898728434482 rad/s

b.加速度分析:

取曲柄位置“ 6 ”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连, 故aA2=aA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。

n

n

ω2=6.7020643264rad/s,

a=a=ω22·LO2A=6.7020642132×0.09 m/s2=4.042589961168m/s2

A3

A2

nn

a=ω42·LO4A=0.564275954395379 m/s2

A4

n

取3、4构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得:

aA4 = 大小:

a

nA4

+ aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3r

? ω42·LO4A ? ω22·LO2A √ ?

B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B

方向: ?

取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5+ a c5B5

大小 ? √ ω5

取加速度极点为P',加速度比例尺µa=0.5(m/s作加速度多边形如图1-5所示.

2

·LBC ?

方向 ∥X √ C→B ⊥BC

2

)/mm,

比例30:1

则由图1-5知,

aA4A3r =2.6922723 m/s2 aA4 =1.6638155038 m/s2

用加速度影象法求得

aB5 = aB4 =aA4·O4B/ O4A =2.306358585752m/s2

又 aBCn22 ω·L∕=5BC =0.0605432950301537ms

ac5 =-2.2105415252 m∕s2

总结6速度和加速度值

以速度比例尺µ=(0.005m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.05m/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(1-2)

表格 1-1

(二)、凸轮机构设计的数据分析

(一)已知条件、要求及设计数据

1、已知:摆杆9为等加速等减速运动规律,其推程运动角Φ,远休止角Φs,回程运动角Φ',如图8所示,摆杆长度lO9D,最大摆角ψmax,许用压力角〔α〕(见下表);凸轮与曲柄共轴。

2、要求:确定凸轮机构的基本尺寸,选取滚子半径rT,画出凸轮实际廓线。

3、设计数据:

(1)设计过程

选取比例尺,作图μl=1mm/mm。

1)、取任意一点O2为圆心,以作r0=45mm基圆;

2)、再以O2为圆心,以lO2O9/μl=150mm为半径作转轴圆;

3)、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;

4)、以O9为圆心,以lOqD/μl=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置,再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休,这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分(对应的角位移如下表所示),并用A进行标记,于是得到了转轴圆山的一系列的点,这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点,然后以各个位置为起始位置,把摆杆的相应位置

画出来,这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置,再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。

5)、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择

(2)用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min:先用目测法

估计凸轮理论廓线上的min的大致位置(可记为A点);以A点位圆

心,任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点;分别以B、C为圆心,以同样的半径r画圆,三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处,如下图9所示;过D、E两点作直线,再过F、G两点作直线,两直线交于O点,则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心,曲率半径minOA;此次设计中,凸轮理论廓线的最小曲率半径minOG

图9

(3)凸轮滚子半径的选择(rT)

凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑:几何因素——应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于 1~5mm。对于凸轮的凸曲线处CrT,

对于凸轮的凹轮廓线CrT(这种情况可以不用考虑,因为它不

会发生失真现象);这次设计的轮廓曲线上,最小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮上的凸曲线,则应用公式:minrT5rTmin522mm;力学因素——滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制,不能做的太小,通常取rT(0.10.5)r0及

4.5rT22.5mm。综合这两方面的考虑,选择滚子半径为rT=15mm。

(三)、齿轮机构设计

已知 电动机、曲柄的转速n0′、n2,皮带轮直径do′、do″,某些齿轮的齿数z,模数m,分度圆压力角[α](参见表1);齿轮为正常齿制,工作情况为开式传动。

1、分析过程

(1)W0=(2*πn2/60) =150.80 rad/s W1 =50.27 rad/s W0=25.135 rad/s d1=60mm (分度圆) d2=72mm(齿顶圆)d3=45mm(齿根圆)

d4=56.38mm(齿基圆)

(2)W0=(2*πn2/60) =150.80 rad/s W1 =50.27 rad/s W0=25.135 rad/s d1=240mm(分度圆) d2=252mm(齿顶圆)d3=225mm(齿根圆) d4=225.68mm(齿基圆)

六、课程设计总结

实验设计过程,应该懂得理论基础的应用,结合老师所交的理论内容,不断地对设计进行尝试和创新,把握实验设计的每一点要求,认真做好总结和反复分析的逻辑思维。

七、心得体会

真正的,成功的背后需要我们为之付出很大的努力。通过这几天的奋斗,在老师悉心的指导下,在同学们的密切配合下,我们的机械原理课程设计终于完成了。在此我向陈老师表示最真诚的感谢。虽然我的设计可能还有不少的错误和误差,但心中还是无比的喜悦。以后会继续努力,永不言弃。

在这几天中,我有很多的体验,同时也有我也找到许多的毛病,比如:专业知识的不能熟练应用,作图时不图不是太合理。但是通过这次实践设计,我觉得我的实验设计能力有了很大的突破。

人生中会遇到很多的问题和坎坷,无论它们有多么的棘手,但我相信,只要努力,成功就一定会在眼前!

范文九:机械原理课程设计.牛头刨床 投稿:罗剿劀

机 械 原 理 课 程 设

设计者: 学号: 10040032 班级: 机制001

专业: 机械设计制造及其自动化 指导教师: 温正忠 设计时间: 2012.5

1、设计题目

2、工作原理及工艺动作过程

3、原始数据

4、设计要求

5、设计内容

6、设计方案

7、参考文献

1. 设计题目

牛头刨床主传动机构设计 2. 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,如图1所示。电动机经皮带和齿轮传动(图中未画出),带传动曲柄2和固结在其上的凸轮8.刨床工作时,曲柄2主动,经经导杆

1-2-3-4-5-6传动,将曲柄2的旋转运动变换为刨头(刨刀)6的往复直线运动,实现切削运动。刨头右行时,刨刀切削工件7,称为工作行程,该行程在前、后各有一段0.05H的空刀距离,工作行程要求刨刀运动速度慢且在切削工件时近似为匀速,以提高切削质量;刨头左行时,刨刀不切削工件,称为空回程,该行程要求刨刀运动速度快,以提高生产率。刨刀每削完一次,利用回程的时间,经凸轮机构1-8-9、铰链四杆机构1-9-10-11和棘轮1-11-12带动螺旋机构(图中未画出)运动,使工作台连同工件在垂直纸面方向作一次简写进给运动,以便继续切削。

图1

3. 原始数据

牛头刨床主传动机构的设计数据 曲轴转速n=35r/min

刨刀工作行程H=380mm 行程速比系数K=1.5 lo1o2=350mm

4. 设计要求

(1).设计一机构将转动变换为移动,以实现刨刀的要求; (2).机构在运动过程中具有良好的传力性能。

5. 设计内容

(1).根据牛头刨床的工作原理,确定主传动机构的方案;

(2).根据题目给定的数据进行机构的运动设计,以便确定机构的运动尺寸;

(3).分析所设计的机构是否满足设计要求,包括运动连续性分析和运动过程中刨头的压力 角分析等;

(4).机构的运动分析,即分析刨刀的位移、速度和加速度;

(5).绘制一张设计结果图(3号图纸)。作图要求仔细认真,做到正确、整洁。机构的任意一个位置用粗实现表示,二个极限位置用虚f.线表示,其他辅助线用昔时贤表示。图上还应注明比例尺、安装尺寸及必要的说明符号; (6).整理设计说明书。

6. 设计方案

(1)机构简图及数据

n=35 r/min (ω2=5.7596 rad/s) H=380mm K=1.5 lo1o2=350mm

θ

K1K1

180

1.511.51

18036

lo2Alo1o2sin

θ

350sin

362

108.156mm

lo1B

H/2sin(/2)

380/2sin(36/2)

614.853mm

lE

1cos(2)

213

13

l01B

1cos(362)

2

614.853599.806mm

lBC

l01B

614.853204.951mm

所设计的牛头刨床主传动机构运动简图如图2所示。

(2)运动分析

l1lo1o2 l2lO2A l4lO

l5lBC

1B

① 曲柄导杆机构(1-2-3-4)运动分析(参考

解图3):

2

图3

由解图3-2中封闭向量多边形O

1O2A得: l1

l2

lA

将上式各相量投影到x、y轴上得:

l2cos2

lAcosA

l2sin2l1lAsinA

由⑴、⑵式可得:

tanl2sin2l1

4

l2cos2

l

l

1

A

l

2

sin

sin2

4

⑴、⑵式对时间求一阶导得:

2l2sin

2

v

A

cos4

4lAsin

4

2l2cos

2vAsin44lAcos4 ⑷

联立⑶、⑷式化简得:

2

cos(

2

4

)

4

2

l

l

A

vA2

l

2

sin(24

)

⑴、⑵式对时间求二阶导得:

2

2l2cos2aAcos42vA4sin44lAsin42

4lAcos4 ⑸

22l2sin2aAsin42vA4cos2

44lAcos44lAsin4 ⑹

联立⑸、⑹式化简得:

4vA2

2

l2sin(

2

4)

4



22

2

4

lA

2

l2

cos(24)l

aA

A

② 导杆滑块机构(1-4-5-6)运动分析(参考解图3):

由解图3-2中封闭向量多边形O1DCB得: l4

l5

lEl

C

将上式各相量投影到x、y轴上得:

l4cos4l5cos

5lC ⑺

l4

sin

4

l5

sin

5

lE

由⑺、⑻式可得: sin

E

l4

sin

4

5

lll5cos55

lC

l4cos4

s24

C

(l

2

l

l

5

E

4

lC

1

l

l21l2

2)

1

⑺、⑻对时间求一阶导得: 4l4sin

4

5l5sin5

vc

4l4

cos

4

5l5cos5

0 ⑽

联立⑼、⑽式化简得: 4l4

sin(5)



cos

v44l4

4

C



cos

5

5

l5

cos

5

⑺、⑻对时间求二阶导得: 2

4l4sin4

4

l4

cos

4

5l5sin2

5

5

l5cos5

aC

4l4

cos

4

2

4

l4

sin

4

cos

2

5l5

5

5

l5

sin

5

0 ⑿

联立⑾、⑿式化简得: 4l4sin(a45)

2

4

l4

cos(45)

2

5

l5

C



cos

5

4

cos

sin

4

2

4

l4

4

2

5

l5

sin

5

5



l4

l5

cos

5

③ 运动分析结果

将以上已知尺寸和参数作为固定参量放在excel表的第2行,第3行A、B、C…列分别键入2、4、lA、4、vA、4、5、lc、Sc、vc、5、ac,从第4行开始计算数据:A4格=0;A5格=A4+5,之后利用excel的本列自动递加复制功能,在A列个格中构造间隔为5的20~360值。依次按公式进行编辑: Φ4在B4格编入

=DEGREES(ATAN((($D$2*SIN(RADIANS(A4))+$B$2)/($D$2*COS(RADIANS(A4)))))) lA在C4格编入

=($D$2*SIN(RADIANS(A4))+$B$2)/(SIN(RADIANS(B4))) ω4在D4格编入

=($L$2*$D$2*COS(RADIANS(A4-B4)))/C4 vA在E4格编入

=-$L$2*$D$2*SIN(RADIANS(A4-B4)) ε4在F4格编入

=-(2*D4*E4+($L$2^2)*$D$2*SIN(RADIANS(A4-B4)))/C4 Φ5在G4格编入

=DEGREES(ASIN(($J$2-$H$2*SIN(RADIANS(B4)))/$F$2)) lC在H4格编入

=$H$2*COS(RADIANS(B4))+$F$2*COS(RADIANS(G4)) SC在I4格编入

=($D$2*$H$2/$B$2)+SQRT($F$2^2-(($J$2-($H$2/$B$2)*SQRT($B$2^2-$D$2^2)))^2)-H4

vC在J4格编入

=-((D4*$H$2*SIN(RADIANS(B4-G4))/$F$2*COS(RADIANS(G4)))) ω5在K4格编入

=-(D4*$H$2*COS(RADIANS(B4))/$F$2*COS(RADIANS(G4))) aC在L4格编入

=-((F4*$H$2*SIN(RADIANS(B4-G4))+D4^2*$H$2*COS(RADIANS(B4-G4))+K4^2*$F$2)/

COS(RADIANS(G4)))

上面表达式中$F$2、$H$2等表示不随行号变化的常数。

④ 运动分析结果

牛头刨床主运动机构的运动分析结果见附表二。机构的压力角大小等于5的值。,由附表可以得出max4.225,有

lE

,极

位压力角,中位压力角;若lE,极位压力角,中位压力角以应选择lE

1cos(/2)

2

lO1B

,所

,才可以满足有较小的压力角,从而提高机构的传力性能。

7. 参考文献

机械原理及机械设计、诸文俊 钟发祥主编、西北大学出版社、2009年

机械原理课程设计指导书、交大城市学院、2011年6月

范文十:牛头刨床机械原理课程设计2点和8点[1] 投稿:石兾兿

广西工学院

课程设计 说 明 书

设计题目 牛头刨床

系 别 机械工程系 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师

日 期 2010.06.07----2010.06.18

课程设计说明书—牛 头 刨 床

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1-1

1.导杆机构的运动分析

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。

1.1 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。

设计数据:

1.2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ω

2

方向将曲柄圆作12等分的位置(如下图)

图1-2

选择表Ⅰ中方案Ⅱ

取第2位置和第8位置(如下图1-3)。

A

图1-3

1.3速度分析

以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.05m/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(1-2)

表格 1-1

2杆速度图:如图1-4

2杆加速度图:如图1-5

图1-4

8杆速度图:

如图1-6

图1-5

8杆加速度图:如1-7

图1-6

表格(1-2)

各点的速度,加速度分别列入表1-3,1-4中 表1-3

表1-4 1.4导杆机构的动态力分析

已知 各构件的重量G(曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计),导杆4绕重心的转动惯量Js4及切削力P的变化规律。

要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做在运动分析的同一张图纸上。

首先按杆组分解实力体,用力多边形法决定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。参考图1-3,将其分解为5-6杆组示力体,3-4杆组示力体和曲柄。

2.1矢量图解法:

图2-1

2.1.1 5-6杆组示力体共受五个力,分别为P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知,大小未知,切削力P沿X轴方向,指向刀架,重力G6和支座反力F16 均垂直于质心, R45沿杆方向由C指向B,惯性力Fi6大小可由运动分析求得,方向水平向左。选取比例尺μ= (10N)/mm,作力的多边形。将方程列入表2-1。 U=10N/mm

已知P=0N,G6=800N,

又ac=ac5=6.6947598675m/s,那么我们可以计算

2

FI6=- G6/g×ac =-800/10×6.6947598675=-535.580789

又ΣF=P+G6+FI6+FR45+FR16=0,

作为多边行如图1-7所示

6

比例尺:u=(10N)/mm

图1-7

图1-7力多边形可得:

FR45=536.4475789N

FR16= 830.648267N

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,

2.1.2对3-4杆组示力体分析

已知: F54=-F45=536.4475789N,G4=220N

aS4=aA4· lO4S4/lO4A=4.60918918m/s2 , β

2

=15.8937558rad/sS4

由此可得:

FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×4.60918918N=-101.4202162N MS4=-JS4·β

15.8937558N·m= -19.072507N·m S4=-1.2×

在图1-8中,对O4点取矩得:

M O4=G4x*lo4B+FIx* lo4B+FR54x* lo4B+FR24x* lo4B+M=0 代入数据, 解得 FR24=534.961814N

比例尺:u=(10N)/mm

G4

2.1.3

对曲柄分析,共受2个力,分别为R32,R12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆,所以R32= R34,方向相反,因为曲柄2只受两个力和一个力偶,所以FR12与FR32等大反力,由此可以求得:

h2=0.09m,则,

对曲柄列平行方程有,

ΣMO2=M-F42·h2=0 即 即M=48.1665633 N·m

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