机械原理课程设计牛头刨床Word文档下载推荐.docx

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刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。

此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；

刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。

为此刨床采用急回作用得导杆机构。

刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。

3.2设计数据

导杆机构的运动分析

导杆机构的动静态分析

n2

lo2o4

lo2A

lo4B

lBC

lo4s4

xs6

ys6

G4

G6

P

yp

Js4

r/min

mm

N

kgm2

Ⅱ

64

350

90

580

0.3lo4B

0.5lo4B

200

50

220

800

9000

80

1.2

飞轮转动惯量的确定

齿轮机构的设计

无

凸轮

任

务

no’

z1

zo”

z1”

Jo2

Jo1

Jo”

Jo’

do’

do’’

m12

mo’’1’

。

0.15

1440

13

16

40

0.5

0.4

0.25

0.2

100

300

6

4

20

四、设计内容

4.1导杆机构的运动分析

已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B

所作的圆弧高的平分线上。

要求做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。

以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。

曲柄位置图的作法为取1和8为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1和7为切削起点和终点所对应的位置，其余2，3…12等，是由位置1起顺2方向将曲柄圆周作12等分的位置。

步骤：

1）设计导杆机构。

按已知条件确定导杆机构的未知参数。

其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于B点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。

2）作机构运动简图。

选取比例尺按表4－2所分配的两个曲柄位置（2和8）作出机构的运动简图，其中2位置用粗线画出。

曲柄位置的做法如图4－2；

取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。

再作出开始切削和中止切削所对应的1’和8’两位置。

共计14个机构位置。

3）作速度，加速度多边形。

选取速度比例尺=0.00773（）和加速度比例尺=0.0498（），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。

导杆机构的速度加速度图作图过程

1.选取长度比例尺µ

，作出机构在位置2的运动简图。

如一号图纸所示，选取µ

=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µ

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

v=ωl＝0.603m/s

式中v——B点速度（m/s）方向丄AO

a=ωl=4.04m/s

式中a——A点加速度（m/s）,方向A→O

3.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２、４上瞬时重合点Ａ（Ａ，Ａ）的方程，未知数为两个，其速度方程：

Ｖ　　＝　　v+　　v

　　　　方向：

丄ＡＯ　　　　丄AO　　∥ＡＯ

　　　　大小：

　？

　　　　　ωl　　　　？

（２）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µ

（m•s/mm）

µ

==0.00773m•s/mm

（３）作速度多边形，求出ω、ω根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则v（m/s）为

v=µ

pa=0.603m/s

ω=v/l=0.74rad/s

其转向为顺时针方向。

Ｖ　=ωl=0.429m/s

B点速度为Ｖ，方向与v同向.

（４）列出C点速度矢量方程，作图求解V、V

V=Ｖ+V

方向：

水平丄BＯ丄BC

大小：

？

ωl？

通过作图，确定Ｃ点速度为

V=µ

bc=0.0086m/s

V＝µ

pc=0.421m/s

式中V，方向丄BC

式中V——Ｃ点速度，方向为p→c。

４．解待求点的加速度及其相关构件的角加速度

（１）列出Ｃ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Ｃ点加速度，得先求出Ｂ点加速度，要求出B点的加速度，则需要求出A点的加速度，再根据A点的加速度作图求出：

a=a+a=　a+a+a

方向：

　　丄ＡＢ　　∥ＡＢ　丄ＡＢ

大小：

？

　　ωl　　　？

　　ωl?

2ωv

（2）定出加速度比例尺　　在一号图纸中取Π为加速度极点，去矢量Πa’代表a，则加速度比例尺µ

（m•s/mm）

==0.0498m/s/mm

（3）作加速度多边形，求出a、a、a，根据矢量方程图：

可求出：

a=µ

a=2.739m/s

a=a•l/l=4.02m/s

a=ω•l=1.07m/s

（4）列出C点加速度矢量方程，作图求解a、a、a

a=a+a+a

水平∥BC丄BC如图

V/l?

已求出（如图）

由上式可得：

a=4.05m/s

将代表a的矢量k’a’4平移到机构图上的点A4，可知4的方向为逆时针方向。

2、8位置的速度分析表

2

vA2

VCB

vC

VA4A3

VB4

aA3

aKA4A3

anA4

atA4

anCB

ac

大小

方向

2

6.698

0.603

0.087

0.421

0.525

0.429

1.36顺时针

4.04

0.78

0．713

2.689

1.07

4.05

8

0.0092

0.0309

0.5952

0.0271

0.058

顺时针

0.0684

3.984

0.00113

0.00195

6.275

4.2导杆机构的动态静力分析

已知各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重

心的转动惯量Js4及切削力P的变化规律。

要求求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。

以上内容做在运动分析的

同一张图纸上。

步骤:

1）选取阻力比例尺=50，根据给定的阻力Q和滑块的冲程H绘制阻力线图。

2）根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力和惯性力偶

矩，并将其合为一力，求出该力至重心的距离。

3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。

将所有位置的机构阻力，各运动副中的反作用力和平衡力矩的结果列入表中：

动态静力分析过程：

在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。

首先说明刨头的力的分析过程：

对于刨头可以列出以下力的平衡方程式：

∑F=0P+G6+Fi6+R45+R16=0

∥x轴∥y轴与a6反向∥BC∥y轴

9000800-m6a6?

?

以作图法求得:

位置2R45=9350NR16=1125N

力矩平衡方程式：

∑M=0P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0

我们还可以得到：

R45=R65

对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式：

∑F=0R54+R34+Fi4+G4+R14=0

方向:

∥BC⊥O4B∥a4∥y轴?

R54？

m4a4220?

力矩平衡方程式：

∑M=0R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0

由此可以求得R34的大小：

R34=13654.5N

所以：

位置4R32=13654.5

在摇杆上可以得到R34=-R32

2位置受力分析表

Fi6

Fi4

Mi4

lh4

44.37

21.21顺时针

0.3091

单位

Nm

m

N56=N65

N54=N54

N34=N23

My

2

9000

9350

9350

1365