牛头刨床机械原理课程设计方案三8位置和5位置.docx
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牛头刨床机械原理课程设计方案三8位置和5位置
牛头刨床机械原理课程设计方案三8位置和5位置
机械原理课程设计
说明书
日期:
课程设计说明书—牛头刨床
1.机构简介
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。
电动机经皮带和齿轮传动,带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。
刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
刨头右行时,刨刀进行切削,称工作行程,此时要求速度较低并且均匀,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,称为空回行程,此时要求速度较高,以提高生产率。
为此刨床采用有急回作用的导杆机构。
刨刀每次削完一次,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,故需安装飞轮来减少主轴的速度波动,以提高切削质量和减少电动机容量。
1-1
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所作圆弧高的平分线上。
要求:
作机构的运动简图,并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。
以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。
设计数据
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。
电动机经皮带和齿轮传动,带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。
刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
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,故需装飞轮来减小主轴的速度波动,以减少切削质量和电动机容量。
设计内容
导杆机构的运动分析
符号
n2
LO2O4
LO2A
Lo4B
LBC
Lo4s4
xS6
yS6
单位
r/min
mm
方案Ⅲ
72
430
110
810
lO4B
180
40
曲柄位置的确定
曲柄位置图的作法为:
取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置,1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置,其余2、3…12等,是由位置1起,顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置(如下图)。
取第Ⅲ方案的第8位置和第5位置(如下图)。
速度分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µ=(0.05m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形,并将其结果列入表格(1-2)
表格(1-1)
位置
未知量
方程
8和5号位置
VA4
υA4=υA3+υA4A3
大小√
方向⊥O4A⊥O2A∥O4B
VC
υC5=υB5+υC5B5
大小√
方向∥XX⊥O4B⊥BC
aA
aA4=anA4+aτA4=anA3+akA4A3+arA4A3
大小:
ω42lO4A√2ω4υA4A3
方向:
B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B(沿导路)
ac
ac5=aB5+anc5B5+aτc5B5
大小√√
方向∥XX√C→B⊥BC
由速度、加速度矢量图(1号图纸)
对8位置:
VC=s;aC=s2
对5位置:
VC=s;aC=s2
表格(1-2)
位置
要求
图解法结果
8
Vc(m/s)
ac(m/s2)
5
VC(m/s)
aC(m/s2)
导杆机构的动态静力分析
设计数据
导杆机构的动静态分析
G4
G6
P
yp
Js4
N
mm
kgm2
220
620
8000
100
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。
首先按杆组分解实力体,用力多边形法确定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。
矢量图解法:
取5号位置为研究对象:
2.1.15-6杆组共受五个力,分别为P、G6、Fi6、R16、R45,其中R45和R16方向已知,大小未知,切削力P沿X轴方向,指向刀架,重力G6和支座反力R16均垂直于质心,R45沿杆方向由C指向B,惯性力Fi6大小可由运动分析求得,方向水平向左。
选取比例尺μ=(20N)/mm,作力的多边形。
将方程列入表2-1。
已知:
P=8000N,G6=620N,
又
ac=ac5=s2,
那么我们可以计算:
Fi6=-G6/g×ac
=-620/×
=
又
ΣF=P+G6+Fi6+R45+R16=0,
方向//x轴↓←B→C↑
大小8000620√
由力多边形可得:
R45=-7890N
以3-4杆组为研究对象(μ=30N/mm):
已知:
R54=-R45=7890N,G4=220N
aB4=aA4·lO4S4/lO4A=s2
αS4=α4=s2
可得:
Fi4=G4/g×aS4=-220/×=
MS4=JS4·αS4=·m
对O4点取矩:
MO4=Ms4+Fi4×X4-F23×X23+R54×X54-G4×X4=0
代入数据,得:
MO4=+×–F23×+7890××
故:
F23=
Fx+Fy+G4+Fi4+F23+R54=0
大小:
√√√√
方向:
√√√√√√
由矢量图(1号图纸)解得:
Fx=1095N方向水平向左
Fy=4050N方向竖直向上
2.1.3对曲柄分析,共受2个力,分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆,所以F32=F34,方向相反,因为曲柄2只受两个力和一个力偶,所以F12与F32等大反力
h2=108mm
由于曲柄力矩平衡:
ΣMO2=M-F32·h2=0
即
M=×N·m=1297N·m