机械原理课程设计牛头刨床设计1.docx

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1、机械原理课程设计说明书专 业 机械设计制造及其自化班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 目 录1题目及原始数据12设计原理及方法23设计计算53.1程序的算法流程图93.2程序清单(最好打印)123.3程序中的符号含义153.4计算结果列表183.5图解法计算结果213.6解析法与图解法的结果比较264课程设计心得315参考文献41牛头刨床传动机构的设计及其运动分析一 题目及原始数据机构示意图：该机构由齿轮1驱动齿轮2，在齿轮2上铰链有滑块A，再由导杆机构实现刨刀滑枕的切屑运动。原始数据：（压力角=20，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25）方案号三n1 r/min模数m

2、 mm齿轮齿数z1齿轮齿数z2距离L1 mm滑枕冲程H mm速比系数K距离L2 mm中心距离O2O3 mm260614561754501.5420360二设计原理及方法（一）齿轮机构的传动分析1.基本要求（1）、按给定的原始数据,确定机构传动比i,进而确定齿轮的基本几何参数,并确定齿轮机构的传动类型。（2）、确定齿轮的其他参数,如变位系数x,中心距分离系数y,齿顶高变化系数y等,计算齿轮副的几何尺寸:中心距a,分度圆直径d,齿顶圆直径da,齿根圆直径df和基圆直径db。（3）、计算机构的重合度,并验证小齿轮的齿顶圆齿厚Sa。2.齿轮机构设计（1）机构传动比 4（2）齿轮变位系数的选择 由于齿轮

3、1的齿数为14，小于标准齿轮不发生根切的最少齿数17， 因此需要变位。取（3）齿轮基本参数的计算啮合角标准中心距实际中心距中心距变位系数基圆半径分度圆的齿厚齿顶圆半径齿根圆半径齿顶圆上的压力角重合度齿轮参数列表如下：参数齿轮1齿轮2齿数 z1456变位系数x中心距分高系数y标准中心距a实际中心距a齿轮分度圆直径d mm齿顶圆直径da 齿根圆直径df基圆直径db机构的重叠系数齿顶圆齿厚Sa 由上述计算可得到齿轮啮合传动的重合的大于1，满足连续传动要求（二）导杆机构的传动分析1.基本要求（1）按给定的原始数据,确定机构各杆尺寸,采用解析法计算时需列出计算过程和公式。（2）用解析法分析机构的运动,列

4、出机构位置方程,位移分析,速度和速度分析的运动方程。（3）编写机构运动分析的计算机计算的通用源程序,及原始数据文件。上机运算,并打印源程序和结果。（4）用图解法分析结构三个瞬时位置(一般是输出构件的二个极限位置和一个任意位置)的运动,作出相应机构位置图,速度和加速度图。2.导杆机构的分析如图3所示的导杆机构，取坐标系原点与曲柄回转中心重合。经过位移分析得x432By1 j1w1AC j3S 图3导杆机构运动分析写成复数形式：，经速度分析得于是有经加速度分析得3.牛头刨床机构的运动分析（1）确定机构的各杆的尺寸图二由K=（180+）/（180-）=1.4 得：=180(K-1)/（K+1）=28

5、.8由=（180-）/2=75.6 及cos= O2A/O2O3 得：O2A=94.502由sin(90-)=0.5H/O3B 得：O3B=804.21（2）解析法对机构进行运动分析图三:牛头刨床机构的运动分析已知各构件的尺寸为主动件1以匀速转动。求构件1在方位角时构件3的角位移、角速度和角加速度及刨头5上点的位移、速度和加速度 首先建立如图3-53所示的坐标系，并标出各杆的矢量。可以看出该机构由两个机构组成：构件1、2、3组成导杆机构，构件3、4、5组成滑块机构。为求解需建立两个封闭矢量方程和。(1) 对构件3的运动分析 由封闭矢量，有写出复数形式为展开后可求得将代入上式中，得 。进一步将封

6、闭矢量方程对时间求导，得展开后可求得将代入上式中，得 。进一步将矢量方程对时间求导，得 展开后联立求解，可得将有关参数代入上式中得，在时，。（2）刨头5的运动分析 由封闭矢量，有 写出复数形式为展开后可求得将求得的代入上式中，得 。进一步将矢量方程对时间求导，得展开后可求得将求得的、和代入上式中，得 。进一步将封闭矢量方程对时间两次求导，得展开后可求得将上述已经计算出的有关参数代入上式可得：，。以此类推将0到360以每隔5度带入计算得下表项目角度051015202530354045505560657075808590951001051101151201251301351401451501551

7、60165170175180185190195200205210215220225230235240245250255260265270275280285290295300305310315320325330335340345350355360（3）图解法：1).选取长度比例尺，作出机构在位置4 的运动简图。选取=l/OA（m/mm)进行作图，l表示构件的实际长度，OA表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2.)求原动件上运动副中心A的v和a 有2=23.14325/

8、60=34.017 rad/s 其转向为顺时针方向v= l 3.215m/s式中vB点速度（m/s） 方向丄AOa= l=6.247m/s式中aA点加速度（m/s）,方向A O3.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。（1）列出OB杆A点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件、上瞬时重合点（，）的方程，未知数为两个，其速度方程：v+ v方向：丄丄AO大小：？ l？（）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺（m

9、s/mm）=0.002 ms/mm（）作速度多边形，求出、根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则v (m/s)为v=pa=0.829m/s= v/ l=1.3rad/s其转向为顺时针方向。=l=0.612 m/sB点速度为，方向与v同向.（）列出C点速度矢量方程，作图求解V、VV= + V 方向：水平 丄B 丄BC 大小：？ l ？通过作图，确定点速度为V=bc=0.2909m/sVpc=1.2207m/s式中V点速度，方向丄BC式中V点速度，方向为pc。解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（）列出点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度牵连加速度相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵

10、连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度哥氏加速度要求点加速度，得先求出点加速度，a= a+ a= a+ a+ a+ a方向：？丄AO丄AO丄大小：？l？l 0 ? 2v(2)定出加速度比例尺在一号图纸中取p为加速度极点，去矢量pa代表a，则加速度比例尺（ms/mm）=0.219 m/s/mm(3)作加速度多边形，求出a、a、a根据矢量方程图的panka部分，则 a=aa=0.7949 m/sa=ka=6.247m/sa=pa=0.519 rad/s 方向为 水平向右下12a= a l/ l=3.279m/sa= l=1.225 m/s(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解a

11、、a、 aa = a+ a+ a+ a方向： 水平 BC 丄BC AB 丄AB大小： ？ V/l ? l al/ l由上式可得： a=0.0.15m/sa=0.178m/s确定构件4的角加速度a4由理论力学可知，点A4的绝对加速度与其重合点A3的绝对加速度之间的关系为 方向：O4B O4B O4B O4A O2A 大小： ？ vlo2A ? 2v4Va4a3 vlo2A其中a法向和切向加速度。a为科氏加速度。从任意极点O连续作矢量O和k代表aA3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再过点o作矢量oa4”代表a，然后过点k作直线ka4平行于线段oa4”代表相对加速度的方向线，并过点a4作

12、直线a4a4垂直与线段ka4，代表a的方向线，它们相交于a4，则矢量oa4便代表a4。构件3的角加速度为a/lO4A将代表a的矢量ka4平移到机构图上的点A4，可知a4的方向为逆时针方向。项目位置v2vA2vA2A3V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.5360.8290.17180.8110.06491.22160.6121.3顺时针6.2470.5191.2263.2790.0150.1781. 根据以上方法同样可以求出位置九的速度和加速度5项目位置v2vA23 vA2A3V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方

13、向47.536.08290.17180.8110.06491.22160.6121.3顺时针6.2470.6251.2263.2790.0150.17897.5360.8291.2310.66780.33491.53790.82706.2380.4252.4323.2794.2454.237单位1/sm/s1/sm/s2三.设计计算3.1程序的算法流程图3.2程序清单 电算的程序FORM1Private Sub Command1_Click() Form2.Show Unload MeEnd SubPrivate Sub Command2_Click() EndEnd SubFORM2Opti

14、on ExplicitDim n1, n2, m, z1, z2, l1, h, k, l2, l3, l4, l5, As DoubleDim v(), a(), sh() As DoubleDim d1, d2, ha, hf, hq, da1, da2, df1, df2, db1, db2, p, s, e, ao, c As DoubleDim hap, cp, , i, , 1, 1, x1, x2, ch, sa, hgAs DoubleConst pi = 3.1416Private Sub Command1_Click()Picture1.Cls If Text1.Text

15、= Or Text2.Text = Or Text3.Text = Or Text4.Text = Or Text5.Text = Or Text6.Text = Or Text7.Text = Or Text8.Text = Or Text9.Text = Or Text10.Text = Then Beep MsgBox 请输入全部数据！, 48, 提示！ Exit Sub End If n1 = Val(Text1.Text) m = Val(Text2.Text) z1 = Val(Text3.Text) z2 = Val(Text4.Text) l1 = Val(Text5.Text

16、) h = Val(Text6.Text) k = Val(Text7.Text) l2 = Val(Text8.Text) l3 = Val(Text9.Text) = Val(Text10.Text) = 20 hap = 1 cp = 0.25 Dim aa1, aa2, aa3 As Double i = z2 / z1 d1 = m * z1: d2 = m * z2 ha = hap * m hf = (hap + cp) * m hg = ha + hf da1 = d1 + 2 * hap * m: da2 = d2 + 2 * hap * m df1 = d1 - 2 * h

17、f: df2 = d2 - 2 * hf db1 = d1 * Cos( * pi / 180): db2 = d2 * Cos( * pi / 180) p = pi * m s = p / 2 e = s ao = (d1 + d2) / 2 c = cp * m = 180 * (k - 1) / (k + 1) x1 = (17 - z1) / 17 x2 = (17 - z2) / 17 aa1 = Atn(da1 * Sqr(1 - (db1 / da1) 2) / db1) aa2 = Atn(da2 * Sqr(1 - (db2 / da2) 2) / db2) aa3 = a

18、a1 ch = 0.5 * (z1 * (Tan(aa1) - Tan( * pi / 180) + z2 * (Tan(aa2) - Tan( * pi / 180) / pi sa = (pi * m / 2) * da1 / d1 - da1 * (Tan(aa3) - aa3 - Tan( * pi / 180) + pi / 9) l4 = l3 * Sin( * pi / 360) l5 = h / (2 * Sin( * pi / 360) n2 = z1 / z2 * n1 1 = n2 * 360 * pi /175/ 60 ReDim Preserve sh(0 To 36

19、0), v(0 To 360), a(0 To 360) For 1 = 0 To 360 Call www(1, v(1), sh(1), a(1) Next 1 Text11.Text = v() Text11.Text = sh() Text11.Text = a() Command3.Enabled = True Command5.Enabled = True Command6.Enabled = True Command7.Enabled = True Command8.Enabled = True Command9.Enabled = TrueEnd SubPrivate Sub

20、Command2_Click() EndEnd SubPrivate Sub Command3_Click() Picture1.Cls Picture1.Print 齿轮1分度圆直径=; d1 Picture1.Print 齿轮2分度圆直径=; d2 Picture1.Print 齿顶高=; ha Picture1.Print 齿根高=; hf Picture1.Print 齿全高=; ho Picture1.Print 齿轮1齿顶圆直径=; da1 Picture1.Print 齿轮2齿顶圆直径=; da2 Picture1.Print 齿轮1齿根圆直径=; df1 Picture1.Pr

21、int 齿轮2齿根圆直径=; df2 Picture1.Print 齿轮1基圆直径=; db1 Picture1.Print 齿轮2基圆直径=; db2 Picture1.Print 齿距=; p Picture1.Print 齿厚=; s Picture1.Print 齿槽宽=; E Picture1.Print 齿轮1,2中心距=; ao Picture1.Print 顶隙=; c Picture1.Print 齿轮1,2传动比=; i Picture1.Print 极位夹角=; Picture1.Print 齿轮1变位系数X1 = ; x1 Picture1.Print 齿轮2变位系数X

22、2 =; x2 Picture1.Print 重合度Ch=; ch Picture1.Print 小齿轮顶宽=; saEnd SubPrivate Sub Command5_Click() Picture1.Cls Picture1.Print 连杆O2A的长度=; l4; mm Picture1.Print 连杆O3B的长度=; l5; mmEnd SubPrivate Sub Command6_Click() Dim , As Single Picture1.Cls Picture1.DrawWidth = 2 = Atn(380 + 108.16 * Sin() / (108.16 *

23、Cos() If 1.57 And 6.28 Then = Mod 3.14End SubPrivate Sub Command7_Click() For = 0 To 360 Step 10 Picture1.Print =; ; sd(); a(); v() Next End SubPrivate Sub Command8_Click() Form3.ShowEnd SubPublic Sub www(n, V1, S1, A1)Dim Q, 3, 3, s3, 3, s21 As Single Q = n * pi / 180 3 = Atn(l3 + l4 * Sin(Q) / (l4

24、 * Cos(Q) If n 90 And n = 90 And i0 1.57 And b 6.28 Then b = b Mod 3.14End Sub3.3程序中的符号含义符号含义h滑枕冲程k速比系数p分度圆齿距S分度圆齿厚E分度圆齿槽宽ao标准中心距c顶隙v()滑枕速度a()滑枕加速度sd()滑枕位移cp顶隙系数hap齿顶高系数L2距离L3中心距L4连杆02A长度L5连杆03B长度n1齿轮1转速m模数z齿数x最小齿数d分度圆直径h0全齿高极位夹角3.4计算结果列表3.5图解法计算结果3.6解析法与图解法的结果比较四课程设计心得通过这次课程设计，体会到一分耕耘，一分收获，耕耘了不一定会有想象中的收获，但是想要有理想中的收获必须得辛勤的耕耘。在同学的帮助和自己的努力下，基本完成了这份课程设计，心中却没有一点成就感，因为过程中我发现了自己很多的不足-理论和实践的缺乏。完成这份课程设计，不是以前学的VB知识就足矣，还需要耐心，细心，和一种真诚的态度。将平时学的机械原理用来完成这份设计，是对课本理论的实践，也考研了我们对知识的掌握和运用程度。相信在这课程设计之后，我们得到不仅是一份说明书，还有对知识的进一步认识和巩固，还有同学朋友之间的互帮互助和配合。五.参考文献1 田竹友.微机在机械原理中的应用.机械工业出版社2 王知行.机械原理计算机辅助设计.机械工业出版社