机械原理课程设计说明书new

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1、机械原理课程设计说明书13目录牛头刨床主体结构设计一、工作原理2二、设计方案2三、主体机构的设计31.运动简图32.机构分析43.机构的设计思路4四、运动分析5五、飞轮转动惯量的计算8齿轮机构的设计六、齿轮设计的相关参数11七、Z1Z2标准齿轮的设计11八、Z3Z4变速齿轮的设计12九、心得体会13十、参考文献1313牛头刨床主体结构设计小组分工：一、工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图1为其参考示意。电动机经过减速传动装置（带和齿轮传动）带动

2、执行机构（导杆机构和凸轮机构），完成刨刀的往复运动和间歇移动。图1切削力图1牛头刨床机构二、设计方案曲柄转速n（r/min）H=150mm切削力P（N）许用传动角[r]60400045度主体机构设计方案为D方案：曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构组合13三、主体机构的设计1.运动简图极位夹角θ=180°1.2-11.2+1=16.36°设计方案的极限位置如图1所示：H2H1图1设计方案的一般位置如图2所示：图2H2H1DAHC’CB13参数设计(实际长度)：CD=20cmC’D=25cm角CC’D=30°AB

3、=5.5cmBC=16cmC’H=22.5cmH1H2=15cm其中线段H1H2、AD为水平，H1H2到AD的距离为22.5cm，D到H1的水平距离为8.5cm注：比例尺为1：52.机构分析杆BC与杆CD的传动角分析：cosγ1=BC2+CD2-(AD-AB)22CD*BC=0.6965γ1=45.85°cosγ2=BC2+CD2-(AD+AB)22CD*BC=0.00898γ2=89.49°故满足杆C’D与杆C’H的传动角分析：根据运动，当滑枕到达H1时，传动角最小为55.23°，也满足。3.机构的

4、设计思路（如图3所示）i.以D点为圆心，CD=4cm为半径作圆，在圆上另取一点C1，使角CDC1=2θ=32.72°ii.在圆上找一点A，使得角CAC1=16.36°，再以CA-C1A2为半径作圆，交C1A、CA于B点，计算杆BC与杆CD之间的传动角，直到找到一点A使得，杆BC与杆CD之间的传动角大于45°，即为满足要求的设计。iii.取一个合适的位置，画出滑枕的轨距，距离为3cm，以DH2为半径，D为圆点划弧；再以CH2为半径，C1位圆点划弧，两弧的交点为H2’点；作H1、H2’的垂直平分线，在上面

5、取一点C’，将C’DC钢化，即为所求方案。(刚性反转法)C’H2H1CH2C1BDA图313四、运动分析（如图4）图4L4L1L6L5L3L2L1cosφ1+L2cosφ2=L3cosφ3+L4L1sinφ1+L2sinφ2=L3sinφ3消去φ2化简后得：A=-sinφ1B=L4L1-cosφ1C=L12+L32+L42-L222L1L3-L4L3cosφ1φ3=2tan-1A+A2+B2-C2B-CL5cos(φ3-π6)+L6cosφ6=X-L4-1.7L5sinφ3-π6+L6sinφ6=4.

6、5消去φ6化简后得：X=L5cos(φ3-π6)+L62-(4.5-L5sin(φ3-π6)2+L4+1.7用几何画板绘得滑枕的位移曲线如图5所示：13X/cm图513v（m/s）对位移求导，得到速度v曲线如图6：图6对速度求导，得到加速度a曲线如图7：a（m/s2）图7Mr（N∙m）m则等效阻力矩Mr（φ）=P*VW,得Mr曲线如图8：13图8五、飞轮转动惯量的计算取等效阻力矩Mr中的一段进行运动分析：用几何画板求积分（如图9），曲线与EF围成的面积（除去空位移）为502.20871，即502.20

7、871JMr（N∙m）m图9图9Md为常量，则Md*2π=502.20871Md=79.929J将Md、Mr画到一起，图形如图10：N∙mm13MdmMrm图10则：盈功（如图11）A1=53.13217JN∙mm图11N∙mm亏功（如图12）A2=301.35928J图12盈功（如图13）A3=228.27524J13图13N∙mmL滑枕的动能指示图如图14：故[W]=301.35928JJf≥[W][δ]ω2=54.58kg∙m2J图14齿轮机构的设计13六、齿轮设计的相关参数行程H（mm）电机转

8、速（r/min）150902503(mm)2(mm)1440七、Z1Z2标准齿轮的设计设齿轮的传动比为i，曲柄转速为60r/min，电机转速为1440r/min取=Z1Z2=5/18=20/72=Z3Z4=5/12=15/36则=20=72=15=36==40mm==144mm压力角取标准值α=20°*=1mmc*=0.25mm=*∙=2mm=*∙=2mm==(*+c*)=0.5mm==(2*+c*)=4.5mm=(+2*)=44mm=(+2*)=148