牛头刨床的综合设计与分析_机械原理课程设计说明书(编辑修改稿)

牛头刨床的综合设计与分析_机械原理课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

取轮缘的高宽比为 H/b= b2=4gJF/π D3Hγ =(4179。 179。 )/(179。 179。 179。 7179。 104) b== H==179。 = 图 19 七、设计凸轮轮廓曲线 已知 ：推杆的运动规律为等加速等减速上升和等加速等减速下降 ,凸轮与曲柄共轴 ,顺时凸轮机构的最大摆角 φ max=15176。 凸轮的摆杆长 LO4C=120mm 凸轮的推程运动角 δ 0=70176。 凸轮的远休止角 δ 01=10176。 凸轮的回程运动角 δ 039。 =70176。 16 凸轮机构的机架长 Lo2o4=136mm 凸轮的基圆半径 ro=50mm 凸轮的滚子半径 rr=15mm 摆杆的角位移曲线以及凸轮轮廓曲线的设计已绘制在 A2图纸上 . 图 20 17 八、齿轮设计及绘制啮合图 已知：齿轮 1 的尺数 Z1=18 齿轮 2 的尺数 Z2=60 模数 m12=12 压力角α =20176。 齿顶高系数 h*a=1 径向间隙系数 C*= 列表计算集合尺寸 名称 符号 计算公式 计算结果 小齿轮分度圆直径 d1 d1=mz1 216 大齿轮分度圆直径 d2 d2=mz2 720 小齿轮齿顶圆直径 da1 da1=d1+2ha 240 大齿轮齿顶圆直径 da2 da2=d2+2ha 744 小齿轮齿根圆直径 df1 df1=d12hf 186 大齿轮齿根圆直径 df2 df2=d22hf 690 小齿轮基圆直径 db1 db1=d1cosα 203 大齿轮基圆直径 db2 db2=d2cosα 分度圆齿距 P P=πm 基圆齿距 pb pb=pcosα 分度圆齿厚 s s=p/2 分度圆齿槽宽 e e=p/2 径向间隙 c c=c*m 3 标准中心距 a a=m(z1+z2)/2 468 实际中心距 a’ a=a’ 468 传动比 i i=z2/z1 重合度 ε ε =B1B2/Pb 18 图 21 19 九、解 析法 1．导杆机构设计 已知：（ 1）行程速比系数 K； （ 2）刨头和行程 H； （ 3）机架长 LO2O3 （ 4）连杆与导杆的比 LBF/LO3B 求解 :(1)求导杆的摆角：ψ max=180176。 179。 （ K1） /（ K+1） (2)求导杆长： LO3B1=H/[2sin（ψ max/2） ] (3)求曲柄长： LO2A=LO2O3179。 sin（ψ max/2） (4)求连杆长： LBF=LO3B179。 LBF/LO3B (5)求导路中心到 O3的垂直距离 LO3M：从受力情况（有较大的传动角）出发，刨头导路O3B 线常取为通过 B1B2 挠度 DE 的中点 M. 即： LO3M=LO3BLDE/2 将上述已知条件和公式编入程序 见附录 与图解法比较，误差在毫米以下。 不用修改。 2．机构运动分析 已知： (1)曲柄转速ｎ 2； (2)各构件的长度。 求解：①、建立机构的运动方程式 如图所示：选定直角坐标系 XOY。 标出各杆的矢量和转角。 各构件矢量所组成的封闭矢量 方程式为 : 图 22 Ll + L2 =S a L5 L4 X Y  b 其中令： Ll=LO2O3； Y=L03M； S=L03A； 将 a 式分别投影在 x 和 y 轴上得 L2cosF2=S cos F4 c Ll+L2 sin F2=S sin F4 d 20 两式相除则得 tgF4=(Ll+L2sinF2)／ L2cosF2 (1) 在三角形 A0203 中 S2=LlLl+L2L2－ 2L1L2cos(90+F2) (2) 将 c d 两式对时间求导一次得 － L2W2sinF2=－ SW4sinF4+VrcosF4 e L2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4 f 将坐标 XOY 绕 O 点转 F4 角 (也就是将 e f 两式中的 F2 角 F4 角分别减去 F4)，经整理后可分别得到 Vr=－ L2 W2sin(F2－ F4) (3) W4=［ L2 W2 cos(F2F4)］／ S (4) 再将 e f 二式方别对时同求导一次后，同样将 坐标 XOY 绕 0 点转 F4 角 (也就是将式中的 F2 角 F4 角分别成去 F4)，经整理后可分别得到 ar=SW4W4－ L2W2W2cos(F2－ F4) (5) ak=2 Vr W4 (6) e4=－［ 2 Vr W 4+ L2W2W2sin(F2 一 F4) ］ (7) 将 b 式分别投 |影在 x 和 y 轴上得 X： L4 cos F4 十 L5 cos F5 (8) Y： L4 sin F4 十 L5 sin F5 (9) 由 (9)式可直接得 sin F5=（ Y－ L4sinF4）／ L5 （ 10） 对 (9)式求导，一次可得 － L4W4cosF4=L5W5cosF5 于是由 g 式可得 W5=(－ L4W4cosF4)／ L5cosF5 （ 11） 对 g 式求导一次经整理可得 e5=（－ L4e4cosF4+L4W4 W4sinF4+L5W5W5sinF5)／ L5cosF5 （ 12） (8)式中的 X 是坐标值，要想得到 F 点的位移 XF 应该是 XF=X－ X0 21 XF=L4 cos F4+L5 cos F5 一 (L4 cos F40+L5 cos F50) （ 13） 式中 F40 F50 是导杆 4 处在左极限位置 l 时。 导杆 4 和连杆 5 与坐标的正向夹角 对（ 13）式求导一次可得： VF=－ L4W4sinF4－ L5 W5sinF5 （ 14） 对（ 14）式求导一次可得 aF=－ L4cosF4W4W4－ L4sinF4e4 － L5cosF5 W5W5－ L5sinF5e5 (15) 角度的分析 关于 F4 和 F5 两个角度的分析 当曲柄 2 运动到第一象限和第四象限时，导杆 4 在第一象限。 此时得出的 F4 就是方位角。 当曲柄 2 运动到第二象限和第三象限时导杆 4 是在第二象限，得出的 F4 是负值，所以 方位角应该是 F4=180+F4 由于计算机中只有反正切，由（ 10）式是不能直接求出 F5．因此要将其再转换成反正切的形式 F5=atn(－ g／ sqr(1— g*g)) （ 16） 式中 g=sin F5==(Y－ L4*sin F4) ／ L5 无论曲柄 2 运动到第几象限。 连杆 5 都是在第二第三象限，由于在第二象限时 F5 是负值，在第三象限时 F5 是正值，因此在转换方位角时可以用一个公式来表示即： F5=180+F5 （ 17） 开始计算是在左极限 l 的位置。 因此 F2 的初 值应该是： F2=Fq=195176。 (Fq 为起始角 ) 运行到 8′时导杆处在右极限终止位置，因此 F2 的数值应该是： F2=FZ=345176。 (FZ 为终止角 ) 编写程序及运行结果见附录： 结果分析： 上述结果与图解法比较，除加速度略有点误差外其余各结果均无误差。 因此验证了图解法和解析法的运算结果都是正确的。 加速度的误差尽管很小但也进行了查找修正 22 3．机构动 态静力分析 已知 :(1)各构件的质量； (2)导杆绕自身 t 心曲转动惯量为 J。 l； (3)切削阻力 F．的变化规律； (4)齿轮 2 的重量 G=500 N。 求解： 一、建立直角坐标系 (与运动分析时的坐标相一致如图 23 所示 ) 二、求出刨头 6 和导杆 4 质心点的加速度和导杆 4 的角加速度。 图 23 三、确定刨头 6 和导杆 4 的惯性力和导杆 4 的惯性力矩。 四、远离原动件拆基本杆组建立机构的力方程式．根据已知条件求出各运动副反力及加在原动件上的平衡力和平衡力矩。 1．取构件 5— 6 为示力体可得到方程式： O FC G6 F 1 6 F R 7 6 F R 4 5  (在回程和工作行程的两端 处 FC=0) 向 X 轴投影 R45179。 cos(f45)+P16－ FC=0 向 Y 轴投影 R45179。 sin（ f45） +R76－ G6=0 向 F 点取距 R76179。 h76=FC178。 (L02m－ Y p)+G6*Xs6 2．取构件 3— 4 为示力体可得到方程式： 23 O F R 7 4 G4 FI4 F R 2 3 F R 4 5  向 O3 点取矩求 R23 R23LO3+P’14hP+G4h4=R54h54 3．取构件 2 为示力体可得到方程式： 24 0F R 7 2 G2 P。