1、-. z. -. -可修編- .機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書系部名稱:機(jī)電系專業(yè)班級:04機(jī)制三班*：*:0405110057批閱教師簽字批閱日期目錄概述3設(shè)計(jì)工程1設(shè)計(jì)題目42機(jī)構(gòu)簡介43設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4設(shè)計(jì)容1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)52.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)123.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)17設(shè)計(jì)體會20參考文獻(xiàn)21附圖-. z.概述一、機(jī)構(gòu)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其根本目的在于：進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問題的能力。使學(xué)生對于機(jī)械運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析設(shè)計(jì)有一較完整的概念

2、。使學(xué)生得到擬定運(yùn)動方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計(jì)選型與組合以及確定傳動方案的能力。通過課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù)資料的能力。二、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對機(jī)械的主體機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)以及其他機(jī)構(gòu)進(jìn)展設(shè)計(jì)和運(yùn)動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此根底上設(shè)計(jì)凸輪、齒輪；或?qū)Ω鳈C(jī)構(gòu)進(jìn)展運(yùn)動分析。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙，編寫說明書。三、械原理課程設(shè)計(jì)的方法：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。圖解法幾何概念較清晰、直觀；解析法精度較高。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用圖解法進(jìn)展設(shè)計(jì)。-

3、. z.設(shè)計(jì)名稱牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介：機(jī)構(gòu)簡圖如下所示： 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如上圖所示。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)展切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。因此，刨床采用具有急回特性的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)圖中未畫，使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動，以便刨刀繼續(xù)切削。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

4、：各數(shù)據(jù)如下列圖所示，未知數(shù)據(jù)可有數(shù)據(jù)計(jì)算求得。設(shè)計(jì)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號單位r/minmmmm方案603801105400.25 lO4B151251506115751075設(shè)計(jì)容齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號單位r/minmmmm方案14402010030063.5三設(shè)計(jì)容：第一節(jié) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求概述：曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，各構(gòu)件尺寸，且刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端頭B所作圓弧的平分線上。要求作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，并作機(jī)構(gòu)一個位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動線圖，畫在 2號圖紙上。10位置的機(jī)構(gòu)簡圖：計(jì)算過程：由數(shù)據(jù)n2=60r/min得2=260/60(rad/s)= 2rad/

5、s .1、求C點(diǎn)的速度：確定構(gòu)件3上A點(diǎn)的速度：構(gòu)件2與構(gòu)件3用轉(zhuǎn)動副A相聯(lián)，所以A3=A2。又A2=2lO2A =0.1102=0.22m/s=0.69m/s.求的速度： 選取速度比例尺 ：v=0.023(m/s)/mm; A4 = A3 + A4A3方向： BO4 AO2 BO4 大小： ？ 2lO2A ？ 用圖解法求解如圖1：式中A3、A4表示構(gòu)件3和構(gòu)件4上 A點(diǎn)的絕對速度，A4A3表示構(gòu)件4上A點(diǎn)相對于構(gòu)件3上A點(diǎn)的速度，其方向平行于線段BO4，大小未知；構(gòu)件4上A點(diǎn)的速度方向垂直于線段BO4，大小未知。在圖上任取一點(diǎn)P，作A3 的方向線pa3 ，方向垂直于AO2，指向與2的方向一致

6、，長度等于A3/v，其中v為速度比例尺。過點(diǎn)p作直線垂直于BO4 代表A4的方向線，再過a3作直線平行于線段BO4 代表A4A3的方向線這兩條直線的交點(diǎn)為a4，則矢量pa4和a3a4分別代A4和A4A3。由速度多邊形得：A4=v pa4=v 20= 0.483 m/sA4A3=v a3a4=v19 = 0.437 m/s求BO 4的角速度：曲柄位于起點(diǎn)1時位置圖如設(shè)計(jì)指導(dǎo)書圖1：此時為：又由1位置起將曲柄圓周作12等分則當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到10位置時，如圖1：桿BO 4的角速度：=VA4/lBO4=rad/s =1.75 rad/s桿BO 4的速度V4:V4= lBO4=1.75*1.54m/s=0.9

7、431m/s求C點(diǎn)的速度c：c = B + CB方向： *-*BO4 BC 大小： ？ 4lO4B ？速度圖見圖2：式中c 、B 表示點(diǎn)的絕對速度。CB表示點(diǎn)C相對點(diǎn)B的相對速度其方向垂直于構(gòu)件CB，大小未知，點(diǎn)C的速度方向平行于*-*，大小未知，圖上任取一點(diǎn)p作代表B的矢量pb其方向垂直于BO4指向于轉(zhuǎn)向相反，長度等于為速度比例尺。過點(diǎn)p作直線平行于*-*，代表c的方向線，再點(diǎn)b作直線垂直于BC代表CB的方向線，這兩方向線的交點(diǎn)為C則矢量pc和bc便代表c、CB。則C點(diǎn)的速度為：c=vpc=v40 = 0.92 m/sCB=vcb=v5 = 0.115 m/s2、求C點(diǎn)的加速度： 求aA2：

8、因曲柄勻速轉(zhuǎn)動：故選取加速度比例尺：a=0.15m/s2/mm 求aA4：方向： BO4 BO4 AO2 BO4BO4 大小： ？ ？加速度見下列圖：式中是的切向和切法向加速度，是點(diǎn)A4相對于A3的相對加速度，由于構(gòu)件3與構(gòu)件4構(gòu)成移動副，所以則其方向平行于相對移動方向，即平行于BO4,大小未知，為哥氏加速度，它的大小為，其中為相對速度和牽連角速度矢量之間的夾角，但是對于平面運(yùn)動，的矢量垂直于運(yùn)動平面而位于運(yùn)動平面，故，從而哥氏加速度的方向是將沿的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)即圖中的方向。在上面的矢量方程中只有的大小未知，故可用圖解法求解。如右圖，從任意極點(diǎn)連續(xù)作矢量代表；再過作垂直于線段BO4 ，大小；然后再

9、過作BO4的平行線，代表的方向，過作垂直于BO4，的直線，代表的方向線，它們相交點(diǎn)則矢量代表。=a=a * 60.6=9.09 求B點(diǎn)加速度：構(gòu)件4的角加速度BO4為：求C點(diǎn)的加速度：方向： *-* BO4 BO4 CB CB大小： ？ lBO4BO4？ 0.090m/s2加速度圖見下列圖：式中，表示點(diǎn)C相對點(diǎn)B的法向加速度其方向?yàn)閺腃指B；表示點(diǎn)C相對點(diǎn)B的切向加速度，其方向垂直于CB。又因速度多邊形已作出，所以上式法向加速度可求出C點(diǎn)作水平運(yùn)動，故C點(diǎn)的法向加速度為0。僅有的大小未知，同樣可以用圖解法求解。如右圖，在圖上任取一點(diǎn)作代表，方向?yàn)槠叫杏贐O4并從B指向O4，長度為，其中為加速度

10、比例尺。過作代表，方向垂直于BO4，長度為，連接，它表示，再過過作代表，方向平行CB并從C指向B，長度為過作垂直于CB代表的方向線又從作平行于*-*的方向線，兩線交點(diǎn)為，則矢量便代表。=a= 1.983、此時C點(diǎn)位置如下列圖：選取長度比例尺為：則：此時C點(diǎn)的位移為：第二節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求概述：擺桿9作等加速等減速運(yùn)動，要求確定凸輪機(jī)構(gòu)的根本尺寸，選取滾子半徑，將凸輪實(shí)際輪廓畫在2號圖紙上。該凸輪機(jī)構(gòu)的從動件運(yùn)動規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動。各數(shù)據(jù)如表：符號ma*lO9DlO9O2ro rts單位mm數(shù)據(jù)15. 125 1506115 75 10 752.由以上給定的各參數(shù)值及運(yùn)動

11、規(guī)律可得其運(yùn)動方程如下表： 推程02o /2 回程o+so+s+o/2=24*/(25*)=/12-24-17/362/25=96/25=-96-17/362/25=192/25=-192/25推程o /2o回程o+s+o/2o+s+o=/12-245/12-2/25=248/9-2/25=965/12-2/12=-968/9-2/25=-192/25=192/253.依據(jù)上述運(yùn)動方程繪制角位移、角速度、及角加速度的曲線：1、角位移曲線：、取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺 =1.25/mm和螺桿擺角的比例尺=0.5/mm在軸上截取線段代表，過3點(diǎn)做橫軸的垂線，并在該垂線上截取33代表(先做前半局部拋物線).做

12、03的等分點(diǎn)1、2兩點(diǎn)，分別過這兩點(diǎn)做軸的平行線。 、將左方矩形邊等分成一樣的分?jǐn)?shù),得到點(diǎn)1和2 。、將坐標(biāo)原點(diǎn)分別與點(diǎn)1,2,3相連,得線段O1,O2和03,分別超過1,2,3點(diǎn)且平行與軸的直線交與1,2和3.、將點(diǎn)0,1,2,3連成光滑的曲線,即為等加速運(yùn)動的位移曲線的局部,后半段等減速運(yùn)動的位移曲線的畫法與之相似. (2)角速度曲線:、選凸輪轉(zhuǎn)角比例尺=1.25/mm和角速度比例尺=0.0837(rad/s)/mm,在軸上截取線段代表。由角速度方程可得=o/2, = ma* ,求得v換算到圖示長度,3點(diǎn)處=0/2,故ma*位于過3點(diǎn)且平行與軸的直線.由于運(yùn)動為等加速、等減速,故連接03即

13、為此段的角速度圖,下一端為等減速連接36即為這段角速度曲線。其他段與上述畫法一樣,只是與原運(yùn)動相反。(3)角加速度曲線:選取與上述一樣的凸輪轉(zhuǎn)角比例尺=1.25/mm和角加速度比例尺 =0.8038(rad/s)/mm在軸上截取線段代表。由角加速度方程求的角加速度.因運(yùn)動為等加速,等減速,故各段加速度值也一樣,只是方向相反.13段為加速段為正值,軸上取做平行于13的直線段即為1、3段的加速度，其余各段與3做法相似。序號偏角0011.87527.5313.125415515613.12577.581.87590作擺動從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)凸輪輪廓依據(jù)反轉(zhuǎn)法原理。即在整個機(jī)構(gòu)加上公共

14、角速度為原凸輪旋轉(zhuǎn)角速度后，將凸輪固定不動，而從動件連同機(jī)架將以繞凸輪軸心逆時針方向反轉(zhuǎn)，與此同時，從動件將按給定的運(yùn)動規(guī)律繞其軸心相對機(jī)架擺動，則從動件的尖頂在復(fù)合運(yùn)動中的軌跡就是要設(shè)計(jì)的凸輪輪廓。 設(shè)計(jì)凸輪輪廓： 、繪制凸輪的理論輪廓線既滾子軸心實(shí)際輪廓將 曲線圖如圖1的推程運(yùn)動角和回程運(yùn)動角個分成4等份，按式求個等分點(diǎn)對應(yīng)的角位移值：1=1*11，1=2*22，的數(shù)值見表1。選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺l定出O2和O9的位置選取l=0.002m/mm。以O(shè)2為圓心，以r0/l為半徑，作圓，再以以O(shè)2為圓心，以rb/l為半徑作基圓。以O(shè)9為圓心，以l Oo9D/l為半徑，作圓弧交基圓與DODO。則

15、O9DO便是從動件的起始位置，注意，要求從動件順時針擺動，故圖示位置DO位于中心線O2O9的左側(cè)。 以O(shè)2為圓心，以l Oo9 O2/l為半徑作圓，沿-即為逆時針方向自O(shè)2O9開場依次取推程運(yùn)動角0=75，遠(yuǎn)休止角s=10，回程運(yùn)動角o=75和遠(yuǎn)休止角s=200,并將推程和回程運(yùn)動角各分成4等份,得O91 ,O92, O93O99各點(diǎn)。它們便是逆時針方向反轉(zhuǎn)時，從動體軸心的各個位置。分別以O(shè)91 ,O92, O93O99為圓心，以l O9D/e為半徑畫圓弧，它們與基圓相交于D1 ，D2 ，D3D9，并作D1O91D1，D2O9rD分別等于擺桿角位移1，2，3。并使O91D1= O91 D1，O

16、92D2= O92D2，則得D1，D2，D9與D9重合各點(diǎn)，這些點(diǎn)就是逆時針方向反轉(zhuǎn)時從動件擺桿端滾子軸心的軌跡點(diǎn)。將點(diǎn)D1，D2，D9連成光滑曲線。連成的光滑曲線便是凸輪的理論輪廓，亦即為滾子軸心的輪廓軌跡。B、繪制凸輪的實(shí)際輪廓：在上述求得的理論輪廓線上，分別以該輪廓線上的點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列滾子圓。作該系列圓的包絡(luò)線，即為凸輪的實(shí)際輪廓，如圖。C、校核輪廓的最小曲率半徑min：在設(shè)計(jì)滾子從動件凸輪的工作輪廓時，假設(shè)滾子半徑rt 過大，則會導(dǎo)致工作輪廓變尖或穿插。在理論輪廓線上選擇曲率最大的一點(diǎn)E，以E為圓心作任意半徑的小圓，再以該圓與輪廓的兩個交點(diǎn)F和G為圓心，以同樣半徑

17、作兩個小圓，三個小圓相交于H、I、J、K四點(diǎn)；連HI、JK得交點(diǎn)C，則C點(diǎn)和長度CE可近似地分別作為理論輪廓上的曲率中心和曲率半徑min。由圖可知，CErt，故該凸輪輪廓的最小曲率半徑min符合要求。齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：一 、設(shè)計(jì)要求： 計(jì)算該對齒輪傳動的各局部尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。1、齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動示意圖2、各數(shù)據(jù)如表：符號n0Z1d0d0m12m01單位r/minmmmm數(shù)據(jù)14402010030063.5二、計(jì)算過程：因?yàn)閚o/no=do/do得no=480r/minz0 (20)z1 (40)z1(20)z2(80)分度圓直徑70140120480基圓直徑65.

18、7131.5112.7451齒頂圓直徑77147132492齒根圓直徑61.25131.25105465分度圓齒厚5.49785.49789.42489.4248分度圓齒距10.950410.984318.772118.8447中心距105300 n o/n2=z2z1/zz1得z2=zz1n/z1n2=80三、繪制嚙合圖 齒輪嚙合圖是將齒輪各局部按一定比例尺畫出齒輪嚙合關(guān)系的一種圖形.它可以直觀的的表達(dá)一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù),并可借助圖形做必要的分析。漸開線的繪制: 漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制,如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下:按齒輪幾何尺寸計(jì)算公式計(jì)算出各圓直徑: do ，dob，d oa，d of，畫出各相應(yīng)圓,因?yàn)橐獦?biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合,故節(jié)圓與分度圓重合.連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)P,過節(jié)點(diǎn)P作基圓切線,與基圓相切與N1,則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段將線段分成假設(shè)干等份：、根據(jù)漸開線特性，圓弧長不易測得，可按下式計(jì)算N10弧所對應(yīng)弦長： 代入數(shù)據(jù)： 按此弦長在基圓上取0