牛頭刨床課程設計說明書-0-中南大學CENTRAL

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UNIVERSITY課程設計題目：牛頭刨床的設計學生姓名：+++學院：機電工程學院專業班級：機械++++班完成時間：7月10日指導老師：+++目錄一、 設計步驟 -2-二、 課程設計的性質、目的和任務 -2-三、 機械原理課程設計的內容和方法 -2-四、 設計任務分配 -3-五、 設計原始數據 -3-六、 設計內容 -4-七、 機構工藝動作分解及運動循環圖 -5-八、 桿件機構的分析 -5-1. 速度分析： -5-2. 加速度分析： -8-3. 導桿結構的力分析 -9-九、 小組成員數據及其繪制的曲線 -11-十、 飛輪轉動慣量的計算 -12-十一、 電動機的選擇與確定 -14-十二、 凸輪機構的設計 -17-十三、 參考文獻 -21-十四、 心得體會 -21-

設計步驟確定扭頭刨床工作原理。設計刨床各部件尺寸。分配設計任務，確定分析點位。分析刨床桿組機構各構件速度，刨刀的速度。分析刨床桿組機構各構件加速度，刨刀的加速度。分析刨床桿組機構個構件力，確定曲柄的理論驅動力矩。收集、整理、矯正各點數據，在同一坐標系中進行繪制。設計飛輪轉動慣量設計凸輪輪廓。選用合理電機裝置課程設計的性質、目的和任務

1.課程設計的目的：機械原理課程設計是高等工業學校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要教學環節。其意義和目的在于：

以機械系統運動方案設計為結合點，把機械原理課程設計的各章理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學生所學的理論知識；

培養學生獨立解決有關本課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個較完整的概念，具備計算、制圖和使用技術資料的能力。2.課程設計的任務：機械原理課程設計的任務是對機器的主題機構進行運動分析。動態靜力分析，并根據給定的機器的工作要求，在次基礎上設計；或對各個機構進行運動設計。要求根據設計任務，繪制必要的圖紙，編寫說明書等。機械原理課程設計的內容和方法本次設計主要內容有牛頭刨床的原理學習牛頭刨床中曲柄滑塊，曲柄導桿機構的尺寸設計牛頭刨床中刨刀的速度，加速度以及曲桿驅動力的分析根據最大盈虧功進行飛輪的設計凸輪機構的設計以及繪制凸輪理論實際輪廓曲線了解電機的相關知識，為機構選擇合理電機本次設計主要采用矢量圖解法作為最主要的設計和分析方法，借用AutoCAD2012、Excel2010、OriginPRO8.0等軟件進行說明書的編寫。無論是采用作圖法還是解析法設計凸輪廓線，所依據的基本原理都是反轉法原理。在設計凸輪廓線時，可假設凸輪靜止不動，而其推桿相對凸輪作反轉運動，同時又在其導軌內作預期運動，作出推桿在這種復合運動中的一系列位置，則其尖頂的軌跡就是所要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設計方法的反轉法原理。設計任務分配本小組一共有機械1113班某某某、某某某、某某某、某某某、某某某、某某、某某某七名成員，在課程設計的開始進行了任務分配。主要是對于扭頭刨床的曲柄導桿，曲柄滑塊，凸輪的設計上進行了任務的分配。在曲柄滑塊，曲柄導軌的設計中，我們組以曲柄豎直向下的位置作為分析的始點，每隔60度進行一次分析，分析內容包括了速度矢量圖解法分析，加速度矢量圖解法分析，力的矢量圖解分析，這些點位分別由1（某某某）,2(某某),5（某某某）,6（某某某）,7（某某某）,10（某某某）計算。在這些點位的基礎上做出兩個極位（曲柄順時75度和逆時針75度）（某某某）以及切削始點（順時98度）（某某某）切削末點（逆時103度）（某某某）。普通分割點以及極位的選取可通過直接作圖得到。切削始點的得來是在左極位中C點的位置向刨刀導軌右向皮平移0.05H，后以lBC作為半徑以點C為圓心作圓與點O3為圓心lO3B相交取兩個交點中右側設計原始數據 刨床參數 參數項目刨削平均速度Vm(mm/s550行程速度變化系數K1.40刨刀行程H(mm)300切削阻力F4500空行程摩擦阻力F225刨刀越程量?S(mm)15刨頭重量G520桿件比重（N/m）200機器運轉速度許用不均勻系數【δ】0.05導桿機構設計原始數據參數項目數值方案IIlO3A90lCB(mm117凸輪原始數據數據項目llφδδδδ[α]rr推桿運動規律單位mmmm°°°°°°mmmm2組15014018751070205458515等加速等減速設計內容確定導桿和機架的長度由K=θ-1θ+1得由此可得∠AO導桿設計數據數據項目llO3到數值（mm）579.6347.7569.7確定好了導桿部分的參數后我們定以曲柄為最低點作為整個曲柄運動的起始點（即φ=0°），以60度為分位的角度順時開始記點分別為1、2、5、6、7、10再加上兩個極位點3和9,以及切削始點4，切削末點8。機構工藝動作分解及運動循環圖（1）機構工藝工作：牛頭刨床的主運動為電動機→變速機構→搖桿機構→滑枕往復運動；牛頭刨床的進給運動為電動機→變速機構→棘輪進給機構→工作臺橫向進給運動。（2）機構運動循環圖桿件機構的分析選取點位7速度分析：如圖所示曲柄角速度曲柄的角速度為當曲柄位于7位置時第一個點：大小：？？方向：取.做速度矢量圖.由速度影像法得大小：？√？方向：//導桿繼續做速度矢量圖加速度分析：大小：？？方向：取.做加速度矢量圖.由加速度影像法得：大小：?√？方向：√繼續做加速度矢量圖. 導桿結構的力分析：對桿件5和6，受力分析如下其中:(向右)（方向與相反）（可以忽略）而對于桿件5，有：(與CB垂直)23.4？11.48520?4500151.898.695向下//CB向下向上向左向右與相反以此做矢量方程由力的影像法，可得到：對桿件3和4，有慣性力矩：慣性力： 得出：=5836.73N又，小組成員數據及其繪制的曲線點位編號1234567891011備注左極位切削始點切削終點右極位角度0607598120180240257285300360速度-1360-31504806308015684660-308-1360加速度-26981566966.246603450160-3308-3960-6941-8800-269曲柄力矩4813.6020突變到201374.13545.68349.8190突變到2018.3748速度圖：加速度圖：力矩圖飛輪轉動慣量的計算1．環取取曲柄為等效構件，根據機構位置和切削阻力Fr確定一個運動循的等效阻力矩根據值，采用數值積分中的梯形法，計算曲柄處于各個位置時的功。因為驅動力矩可視為常數，所以按照確定等效驅動力矩。利用軟件Originpro我們可得：2.及的數值和圖3.根據最大盈虧功的定義，做（角度）--（Mr-Md）圖，如下圖所示利用軟件OriginPro8.0算面積可以得到：最大虧功為-16794.3255最大贏功為17789.268875最大盈虧功不計算，飛輪的最小轉動慣量：電動機的選擇與確定由上面的討論得出1）．根據機構位置和切削阻力Fr確定一個運動循環中阻力矩所做的功。Wr=Fr×（0.9H）+0.1Fr1×（1.1H）=1222.43J2)．計算刨刀切削運動所需的功率Pr=Wr×kvm/H(1+k)=1307.32W3)．考慮到機械摩擦損失及工件橫向進給運動所需功率查閱資料可以得到，轉速應為中等轉速較好，減速機構齒輪齒數不會太大，根據牛頭刨床的工況為低速輕載，速度比較穩定，具有飛輪調速，沖擊較小的特點。應該選用的電機為：Y112M-6型電動機額定功率為2.2KW。轉速為940r/min.凸輪機構的設計已知條件凸輪的分工安排：由某某某、某某某畫完，共計30個點，并對一些點的進行了理論輪廓曲線和實際輪廓曲線的解析法驗證，對其誤差進行了分析，胡長風對回程階段選取了一些點進行分析。設計內容與步驟二次項運動規律：φ=ω=當處于推程等加速運動規律上擺階段：始點：δ=終點：δ=因此，當處于推程等減速運動規律上擺階段：始點：δ=終點：δ=δ因此，所以可知回程等加速、等減速運動規律下擺階段的運動方程為：回程階段：解析法檢驗理論輪廓線③點17：，從圖中量得，誤差：④點23：，從圖中量得，誤差：回程階段的檢驗解析法檢驗實際輪廓線③點17：，，，因為凸輪的工作線為內等距線，所以從圖中量得，誤差：④點23：，，，因為凸輪的工作線為內等距線，所以從圖中量得，誤差：參考文獻孫桓等機械原理，高等教育出版社，2005.5鄒慧君，機械設計原理，上海交通大學出版社，1995.7鄭文緯、吳克堅，機械原理（第七版），高等教育出版社，2002.6，機械設計課程設計指導書，高等教育出版社，2002.6，機械原理課程設計指導書，高等教育出版社，2002.6心得體會將近兩周的課程設計快結束了，通過這兩周天的課程設計，我更深入的了解了機械原理中用矢量圖解這一重要接替方法，并復習使用了AUTOCAD這類二維畫圖軟件。這次實踐性質的課程設計給我很多思考和收獲。之前在學習機械原理這門課程的時候，覺得自己還學得不錯，一般的題目都能解得出來，但是遇到了課程設計，這就完全不同于平時的題目了，這就涉及到各種復雜的情況了，更接近于我們參加工作以后可能會碰到的工程的難題。這次課程設計就給了我一次很好的鍛煉的就會。再對于二維畫圖軟件AUTOCAD，我覺得這是每一個機械生的基本功，但是到了這次用CA