机械原理课程设计牛头刨床Word文档格式.docx
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3.2根据Pd查得电动机部分型号表选择电动机
型号
额定
功率
电流
转速
效率
功率
因数
堵转转矩
堵转电流
最大转矩
噪声
振动
速度
重量
额定转矩
额定电流
1级
2级
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
dB（A）
mm/s
Kg
同步转速3000r/min2级
Y80M1-2
0.75
1.8
2830
75.0
0.84
2.2
6.5
2.3
66
71
17
Y80M2-2
1.1
2.5
77.0
0.86
7.0
18
Y90S-2
1.5
3.4
2840
78.0
0.85
70
75
22
Y90L-2
4.8
80.5
25
Y100L-2
3
6.4
2880
82.0
0.87
74
79
34
Y112M-2
4
8.2
2890
85.5
45
Y132S1-2
5.5
11.1
2900
0.88
2.0
78
83
67
同步转速1500r/min4级
Y80M1-4
0.55
1390
73.0
0.76
2.4
6.0
56
Y80M2-4
2
74.5
Y90S-4
2.7
1400
0.78
61
Y90L-4
3.7
79.0
0.79
62
26
Y100L1-4
5
1430
81.0
0.82
65
Y100L2-4
6.8
82.5
0.81
35
Y112M-4
8.8
1440
84.5
68
47
Y132S-4
11.6
同步转速1000r/min6级
Y90S-6
910
72.5
0.7
21
Y90L-6
3.2
73.5
24
Y100L-6
940
77.5
Y112M-6
5.6
Y132S-6
7.2
960
83.0
0.8
Y132M1-6
9.4
84.0
Y132M2-6
12.6
85.3
85
Y160M-6
7.5
970
86.0
69
116
Y160L-6
11
24.6
87.0
139
综合选择Y90L-4电动机，额定功率1.5KW，转速1400r/min.
第四章传动比分配
4.1计算传动比i和选定减速装置
电机轴转速nd比执行机构原动件（曲柄AB）的转速n1大得多，其比值
，所以其间必须配置减速机构，可以根据i值选定减速机构的类型组合。
i=（4-1）
=22.94
因传动比较大，普通轮系传动比不高，故决定采用电动机→V带轮→2K-H型行星齿轮系负号机构组成
第五章减速机构设计
5.1总体方案图
●传动效率：
对滚动轴承ηb=0.99
联轴器ηc=0.99
V带轮ηv=0.94
2K-H型行星齿轮系η2k-h=0.98
η总=ηc·
ηb·
ηv·
ηc·
η2k-h（5-1）
η总=0.885
5.2减速零件参数
结合减速方案及查阅机械设计手册得：
V带轮基准直径:
小轮Dd1=31.5mm，大轮Dd2=125mm
滑移系数:
ε=0.015传动比
（5-2）
考虑到齿数大于100的齿轮滚切时，会因找不到合适的挂轮而影响加工，查阅NGW型行星齿轮传动齿数表得:
Z1=20，Z2=37，Z3=94
传动比
（5-3）
（5-4）
4.0287*5.7=22.96
非常接近原先设计的减速机构传动比
齿轮详细参数如下：
齿轮Z1Z2Z3
齿数203794
模数m444
压力角α（˚）202020
分度圆直径d（mm）80148376
齿顶高ha（mm）444
齿根高hf（mm）555
齿全高h（mm）999
齿顶圆直径da（mm）88156368
齿根圆直径df（mm）70138366
基圆直径db（mm）75.1754139.0745353.3244
齿距p（mm）12.566412.566412.5664
基圆齿距（法向）pb（mm）11.808511.808511.8085
齿厚s（mm）6.28326.28326.2832
第六章主机构设计
1.1机构运动简图及标号
图4
1.2极位夹角、曲柄1（杆AB）角速度及各杆件长度计算
极位夹角
（6-1）
θ=33.65853659˚
刨刀工作行程的刨削平均速度
（6-2）
曲柄1角速度ω1=6.17623rad/s
转速
（6-3）
=61.03903
试定l6=0.3m,其它各杆件长度可以根据左右两极限位置的三角关系计算，可以很方便精确地使用matlab计算，并且可以在修改杆件l6的值时马上算得其它各杆件的值，源代码如下：
clear;
k=1.46;
l6=0.3;
h1=320;
h=0.5*h1;
%刨刀冲程
theta0=（0.5*pi*（k-1））/（k+1）;
%极位夹角的一半（弧度）
l1=sin（theta0）*l6;
l3=h/sin（theta0）;
l4=（l3-（h/tan（theta0）））/（2*sin（theta0））;
l61=l3*cos（theta0）+l4*sin（theta0）;
%计算各杆长度
savejisuanl;
%写入到文件中供后面计算矩阵使用
结果如下：
（单位：
m）
l1
l3
l4
l6
l61
0.086856
0.5564
0.040875
0.3
0.5408
第七章主机构运动分析
7.1.位置分析
如图3所示，由于这里有四个未知量，为了求解需要建立两个封闭的矢量方程。
由封闭图形ABCA可写出一个矢量方程
l6+l1=S3（7-1）
分别在xy轴上投影得方程组1
l1=s3（7-2）
l6+l1=s3（7-3）
由上式得
s3=（7-4）
=s3）（7-5）
由封闭图形CDEGC可写出一个矢量方程
l3+l4=+sE（7-6）
分别在xy轴上投影得方程组2：
l3+l4=sE（7-7）
l3+l4=（7-8）
由上式得
=（7-9）
sE=l3+l4（7-10）
7.2.速度分析
将式1和2对时间t求一次导数，得速度关系,并写成矩阵形式，
=ω1
7.3.加速度分析
将式1和2对时间t求二次导数，得速度关系,并写成矩阵形式，
=
-+ω1
7.4矩阵计算及绘图
matlab程序如下：
（为使结果更加精确，将前面写入到文件里的数据直接加载过来）
w1=6.17623;
loadjisuanl;
%载入前面保存的数据文件，包含参数l1l3l4l6l61等
forn=1:
3601;
theta1（n）=（n-1）*pi/1800;
s3（n）=sqrt（（l1*cos（theta1（n）））.^2+（l6+l1*sin（theta1（n）））.^2）;
theta3（n）=acos（l1*cos（theta1（n））/s3（n））;
theta4（n）=pi-asin（（l61-l3*sin（theta3（n）））/l4）;
se（n）=l3*cos（theta3（n））+l4*cos（theta4（n））;
%位移及角位移表达式
A1=[cos（theta3（n））,-s3（n）*sin（theta3（n））,0,0;
sin（theta3（n））,s3（n）*cos（theta3（n））,0,0;
0,-l3*sin（theta3（n））,-l4*sin（theta4（n））,-1;
0,l3*cos（theta3（n））,l4*cos（theta4（n））,0];
B1=w1*[-l1*sin（theta1（n））;
l1*cos（theta1（n））;
0;
0];
D1=A1\B1;
v23（n）=D1
（1）;
w3（n）=D1
（2）;
w4（n）=D1（3）;
ve（n）=D1（4）;
A2=[cos（theta3（n））,-s3（n）*sin（theta3（n））,0,0;
B2=-[-w3（n）*sin（theta3（n））,（-v23（n）*sin（theta3（n））-s3（n）*w3（n）*cos（theta3（n）））,0,0;
w3（n）*cos（theta3（n））,（v23（n）*cos（theta3（n））-s3（n）*w3（n）*sin（theta3（n）））,0,0;
0,-l3*w3（n）*cos（theta3（n））,-l4*w4（n）*cos（theta4（n））,0;
0,-l3*w3（n）*sin（theta3（n））,-l4*w4（n）*sin（theta4（n））,0];
C2=w1*[-l1*w1*cos（theta1（n））;
-l1*w1*sin（theta1（n））;
B=B2*D1+C2;
D2=A2\B;
a23（n）=D2
（1）;
a3（n）=D2
（2）;
a4（n）=D2（3）;
ae（n）=D2（4）;
end;
theta11=theta1*180/pi;
y=[theta3*180/pi;
theta4*180/pi];
w=[w3;
w4];
a=[a3;
a4];
figure
（1）;
subplot（2,1,1）;
[ax]=plotyy（theta11,y,theta11,se）;
axisauto;
gridon;
title（'
位移线图'
）;
xlabel（'
\it\theta1'
set（get（ax
（1）,'
ylabel'
）,'
string'
'
角位移/（\circ）'
set（get（ax
（2）,'
位移/m）'
text（22,190,'
\theta_4'
text（22,140,'
S_E'
text（22,90,'
\theta_3'
%标注曲线
subplot（2,2,3）;
[ax]=plotyy（theta11,w,theta11,ve）;
速度线图'
角速度/（rad/s）'
速度/（m/s）'
）
text（22,3.5,'
\omega_4'
text（22,1.5,'
\omega_3'
text（22,-1,'
V_E'
subplot（2,2,4）;
[ax]=plotyy（theta11,a,theta11,ae）;
加速度线图'
角加速度/（rad/s^2）'
加速度/（n/s^2）'
text（10,25,'
\alpha_4'
text（10,0,'
\alpha_3'
text（10,-45,'
\alpha_E'
F=[theta11;
theta3./pi*180;
theta4./pi*180;
se;
w3;
w4;
ve;
a3;
a4;
ae]'
;
G=F（1:
100:
3601,:
）
7.5输出图像及数据表格
机构的位置线图、速度线图和加速度线图
各构件的位置、速度和加速度
第八章主机构受力分析
在A1图纸上面画出θ1分别为0˚90˚270˚时各个构件的受力图，然后分析各个构件的受力并求出各个未知力的大小。
先求出各个构件的惯性力和惯性力矩并将大小和方向在A1图纸上面表示出来，对构件4运用质量代换法，将构件4的质量集中到DE两点求其惯性力，同时将杆件的相互作用力用来表示，最后标出每个杆件的自身重力用Gx表示。
（8-1）
（8-2）
8.1位置1：
θ1=0˚
引用前面的输出数据：
在A1图纸上画出牛头刨床各杆的受力图，将每个力分解沿XY坐标轴方向：
F5=-maE（8-3）
F5+Fr1=FR45x（8-4）
分析杆4，用质量代换法处理，DE两端各为m4，其惯性力矩分别为F41、、
m4=ρl·
l4（8-5）
F41=-m4·
aE（8-6）
=m4·
·
l3（8-7）
=-m4·
α3·
l3（8-8）
（FR45y+0.5G4）·
l4·
sin（θ4-90˚）=（FR45x+F41）·
cos（θ4-90˚）（8-9）
X方向上有：
F41+FR54X=FR34X+·
cosθ3+·
sinθ3（8-10）
Y方向上有：
FR34Y+·
cosθ3=·
sinθ3+FR54Y+G4（8-11）
返回分析杆5：
G5=FR45Y+FF1+FF2（8-12）
对E点取矩：
ME=FF2·
（H-SE）-FF1（H+SE）=0（8-13）
继续分析杆3：
其惯性力、，惯性力矩为M3
m3=ρl·
l3（8-14）
=m3·
l3（8-15）
=-m3·
l3（8-16）
M3=J·
α3=·
ρl·
（8-17）
MC=·
l3+FR23·
LCB-FR43X·
l3·
sinθ3-FR43Y·
cosθ3-9.8*m3·
cosθ3+M3=0（8-18）
lCB·
cosθ3=l1·
cosθ1（8-19）
FRCX+FR43X=（FR23+）·
sinθ3（8-20）
FRCY+（FR23+）·
cosθ3=FR43Y+G3（8-21）
继续分析滑块2：
FR23·
sinθ3=FR12X（8-22）
cosθ3=FR12Y（8-23）
最后分析曲柄1：
其惯性力为F1
m1=ρl·
l1（8-24）
F1=m1·
l1（8-25）
F1+FR61X=FR21X（8-26）
FR61Y=9.8*m1+FR21Y（8-27）
带入数据逐次解得：
（单位N）
F5FR45XF41FR54YFR34XFR34YFF1FF2
267.45442.45184.580.572.16117.60628.95205.6978.93353.47
FR23FRCXFRCYFR12XFR12YF1FR61XFR61Y
7.77293.332415.001972.54652.282319.73671.6231.662288.07858.89
8.2位置2：
θ1=90˚
F5=-maE（8-28）
F5+Fr=FR45x（8-29）
m4=ρl·
l4（8-30）
aE（8-31）
l3（8-32）
（FR54y-0.5G4）·
cos（θ4-180˚）=（FR54x+F41）·
sin（θ4-180˚）（8-33）
F41+FR54X=FR34X（8-34）
FR34Y++G4=FR54Y（8-35）
Y方向上有：
G5+FR45Y=FF1+FF2（8-36）
（H-SE）-FF1（H+SE）=0（8-37）
l3（8-38）
l3（8-39）
MC=FR23·
l3=0[8-40]
lCB=l6+l1（8-41）
FRCX+FR43X=FR2（8-42）
FRCY+FR43Y=+G3（8-43）
FR23=FR12X（8-44）
l1（8-45）
l1（8-46）
FR61X=FR21X（8-47）
FR61Y=G+F1（8-48）
（单位N）
F5FR45XF41FR54YFR34XFR34YFF1FF2
18.043518.041.454.8111
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