牛头刨床课程设计.pdf-资料库

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《机械原理》课程设计计算说明书题目：牛头刨床主传动机构的设计与分析系别工程与应用科学系专业班级 08 级机械工程及自动化 2 班学生姓名学号指导教师高峰 12008247801 李辉 2010 年 7 月

目录一、概述 §1.1、课程设计的任务和目的————————————— 1 §1.2、课程设计的要求———————————————— 1 §1.3、课程设计的数据———————————————— 1 二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析 §2.1、机构选型、方案分析及方案的确定———————— 2 §2.2、主传动机构尺寸的综合与确定—————————— 2 §2.3、杆组拆分——————————————————— 3 §2.4、绘制机构运动简图——————————————— 3 §2.5、绘制刀头位移曲线图—————————————— 3 三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序 §3.1、解析法进行运动分析—————————————— 3 §3.2、程序编写过程（计算机 C 语言程序）——————— 5 §3.3、计算数据结果————————————————— 6 §3.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析—————— 7 四、小结心得体会—————————————————————— 8 五、参考文献参考文献—————————————————————— 8

一、概述 §1.1、课程设计的任务和目的课程设计的任务：（一）执行机构结构设计及分析 1．牛头刨床的机构选型、运动方案拟定； 2．主传动机构尺度综合及确定； 3．机构的杆组拆分和机构简图的绘制； 4．绘制刀头位移曲线图；（二）执行机构运动分析 1．建立数学模型，解析法进行运动分析； 2．程序编写； 3．上机调试程序； 4．位移、速度和加速度运动曲线图与分析；（三）撰写设计说明书（四）考核课程设计的目的：机械原理课程设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他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。 §1.2、课程设计的要求（1）根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的结构设计、结构分析和运动动力学分析；（2）为了提高生产效率，要求刨刀的往复切削运动具有急回特性（切削时刨刀的移动速度低于空行程速度）；（3）刨刀切削运动速度平稳；（4）要求机构具有良好的传力特性（在整个行程中推动牛头刨床应有较小的压力角）。 §1.3、课程设计的数据曲柄转速工作行程连杆与导杆之比 n=48r/min H=310mm LDE/LCD=0.25 机架行程速比系数曲柄与水平线的夹角 LAC=380mm K=1.46 120°

二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析 §2.1、机构选型、方案分析及方案的确定主执行机构设计参考方案：方案 1 方案 2 方案 3 方案分析：方案一、 1. 机构具有确定运动，自由度为 F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄为机构原动件； 2. 通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求 3. 工作性能，工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数 K 的要求； 4. 传递性能，机构传动角恒为 90°，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大； 5. 动力性能，传动平稳，冲击震动较小； 6. 结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易； 7. 经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。方案确定：综上所述，所以选择方案一。 §2.2、主传动机构尺寸的综合与确定由已知数据经过计算得 180 +° θ 180 - ° θ θ AC sin 2 得出θ=33.66° 66.33 2 380 = × sin ° = 110 ）（mm 由 =K AB = CD = H 2 θ sin 2 = mm ) ( 535 DE = LCD DE L CD × CD − CDH − = = 535 × 25.0 = mm ) 134 ( CDCOS θ 2 2 = (523 mm )

§2.3、杆组拆分 §2.4、绘制机构运动简图（见图纸） §2.5、绘制刀头位移曲线图 θ1 Se 120° -0.230 150° -0.246 197° -0.298 343° 0.020 三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序 §3.1、解析法进行运动分析如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形 ABCA 及 CDEGC。投影方程式为 s cos 3 θ l 1 3 （1） cos = θ 1 s 3 sin θ 3 ll += 6 1 sin θ 1 l 3 cos θ 3 + l 4 cos θ 4 − ES = 0 l 3 sin θ 3 + l 4 sin θ 4 = ' l 6 （2）（3）（4）

1 求 αωθ 3 、、 3 3 、由公式（1）和（2）得： θ 3 = arctan θ 1 ll + sin 6 cos θ 1 l 1 1 πθ += 3 arctan θ 1 ll + 6 cos sin θ 1 l 1 1 − π 2 ≤ θ 1 < π 2 π 2 ≤ θ 1 < 3 π 2 θ 3 = arc cot l cos 1 ll + 1 6 θ 1 sin θ 1 上式等价于对 3θ 求导得： ω 3 = l ll sin ω + （ 1 1 1 6 l ll l 2 2 2 + + 1 6 16 θ ） 1 sin θ 1 同理得： l ( 2 6 l ( 2 6 α 3 = lll cos 2 2 − θω 1 1 1 16 l ll sin ) 2 2 + θ 1 16 1 ) + 2 2 求滑块 E 的 ES αν 、、 E E 由（3）、（4）式得： lSE = 3 θ l 3 4 cos cos + θ 4 θ 4 = arcsin θ 3 − lH 3 sin l 4 求导得： l cos θ ω 33 3 l cos θ 4 4 −= ω 4 ω l 33 ν E −= ) sin( cos − θθ 3 4 θ 4 再求导得： ωα l 2 3 3 sin = 4 3 + l sin 2 αθ ωθ 4 4 l cos θ 4 4 − 4 l 33 cos θ 3 α l 33 α E −= sin( 3 ) − + l cos( 2 ωθθ 3 3 cos θ 4 4 2 ωθθ 4 − − ) 4 3 l 4 （5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）

§3.2、程序编写过程（计算机 C 语言程序） #include #include #define PI 3.1415926 void main() { double a=0.110,b=0.535,c=0.134,d=0.380,e=0.523,f=5; /*a=AB,b=CD,c=DE,d=AC,e=H,f=ω1 */ double B,C,E,F,G,I,L,M,O; /*B=θ3,C=θ4, E=Se，F =ω3，G=ω4， I= Ve ，L=а3，M=а4， O=аe */ double x=0; printf(" @1 @3 @4 Se W3 W4 Ve A3 A4 Ae \n"); while(x<6.3) { /*求θ4*/ /*求θ3*/ B=atan((d+a*sin(x))/(a*cos(x))); if(B<0)B=PI+B; C=PI-asin((e-b*sin(B))/c); if(C<0)C=PI+C; E=b*cos(B)+c*cos(C); F=(a*f*(a+d*sin(x)))/(d*d+a*a+2*d*a*sin(x)); /*求 ω3*/ G=-(F*b*cos(B))/(c*cos(C)); I=-(F*b*sin(B-C))/cos(C); L=((d*d-a*a)*d*a*f*f*cos(x))/((d*d+a*a+2*d*a*sin(x))*(d*d+a*a+ /*求 Ve */ /*求 ω4*/ /*求 Se */ 2*d*a*sin(x))); /*求а3*/ M=(F*F*b*sin(B)+G*G*c*sin(C)-L*b*cos(B))/(c*cos(C)); /*求а4*/ O=-(L*b*sin(B-C)+F*F*b*cos(B-C)-G*G*c)/cos(C); /*求аe */ printf("%3.0f %3.3f %3.3f %3.3f\n",x*180/PI,(B*180)/PI,(C*180)/PI,E,F,G,I,L,M,O); x=x+PI*10/180; %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f } }

§3.3、计算数据结果各构件的位置、速度和加速度 θ1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 θ3 / (°) 73.856 74.814 76.098 77.648 79.410 81.341 83.399 85.549 87.760 90.000 92.240 94.451 96.601 98.659 100.590 102.352 103.902 105.186 106.144 106.708 106.799 106.337 105.240 103.446 100.933 97.745 94.022 90.000 85.978 82.255 79.067 76.554 74.760 73.663 73.201 73.292 73.856 θ4 176.107 177.142 178.430 179.835 181.235 182.524 183.617 184.446 184.962 185.138 184.962 184.446 183.617 182.524 181.235 179.835 178.430 177.142 176.107 175.469 175.363 175.891 177.085 178.860 180.979 183.046 184.572 185.138 184.572 183.046 180.979 178.860 177.085 175.891 175.363 175.469 176.107 Se / m 0.015 0.006 -0.005 -0.020 -0.036 -0.053 -0.072 -0.092 -0.113 -0.133 -0.154 -0.175 -0.195 -0.214 -0.232 -0.248 -0.262 -0.274 -0.282 -0.287 -0.288 -0.284 -0.274 -0.258 -0.235 -0.206 -0.171 -0.133 -0.096 -0.062 -0.033 -0.010 0.007 0.017 0.021 0.020 0.015 ω3 ω4 / (rad/s) 0.387 0.566 0.713 0.832 0.927 1.000 1.055 1.093 1.115 1.122 1.115 1.093 1.055 1.000 0.927 0.832 0.713 0.566 0.387 0.170 -0.086 -0.384 -0.719 -1.077 -1.433 -1.744 -1.959 -2.037 -1.959 -1.744 -1.433 -1.077 -0.719 -0.384 -0.086 0.170 0.387 0.430 0.593 0.684 0.711 0.680 0.602 0.485 0.340 0.175 0.000 -0.175 -0.340 -0.485 -0.602 -0.680 -0.711 -0.684 -0.593 -0.430 -0.196 0.099 0.432 0.755 1.000 1.085 0.939 0.550 0.000 -0.550 -0.939 -1.085 -1.000 -0.755 -0.432 -0.099 0.196 0.430 νe / (m/s) -0.203 -0.296 -0.373 -0.435 -0.485 -0.525 -0.557 -0.579 -0.594 -0.601 -0.598 -0.586 -0.565 -0.533 -0.489 -0.435 -0.368 -0.288 -0.195 -0.085 0.043 0.193 0.366 0.558 0.755 0.931 1.052 1.090 1.040 0.918 0.750 0.563 0.376 0.201 0.045 -0.089 -0.203 а4 а3 / (rad/s²） 5.694 3.622 1.655 -0.101 -1.603 -2.838 -3.802 -4.494 -4.911 -5.050 -4.911 -4.494 -3.802 -2.838 -1.603 -0.101 1.655 3.622 5.694 7.662 9.164 9.668 8.518 5.126 -0.627 -7.803 -14.088 -16.634 -14.088 -7.803 -0.627 5.126 8.518 9.668 9.164 7.662 5.694 5.645 4.655 3.792 3.045 2.396 1.827 1.319 0.856 0.421 0.000 -0.421 -0.856 -1.319 -1.827 -2.396 -3.045 -3.792 -4.655 -5.645 -6.754 -7.941 -9.101 -10.029 -10.396 -9.774 -7.784 -4.364 0.000 4.364 7.784 9.774 10.396 10.029 9.101 7.941 6.754 5.645 аe / (m/s) -3.000 -2.520 -2.104 -1.738 -1.411 -1.112 -0.833 -0.568 -0.312 -0.061 0.190 0.444 0.706 0.982 1.278 1.603 1.966 2.377 2.846 3.379 3.968 4.576 5.115 5.406 5.183 4.171 2.282 -0.200 -2.665 -4.520 -5.502 -5.701 -5.384 -4.813 -4.169 -3.552 -3.000

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