机械原理课程设计牛头刨床讲解.docx
《机械原理课程设计牛头刨床讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理课程设计牛头刨床讲解.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械原理课程设计牛头刨床讲解机械原理课程设计牛头刨床讲解机械原理课程设计牛头刨床（速度分析与受力分析附于最后）说明书姓名：
分析点：
4,10点组号：
第3组2011年7月15日工作原理工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图a）所示。
电动机经过皮带和齿轮传动，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23456带动刨头6和刨刀7作往复运动。
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运动的导杆机构。
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191011与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作过程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段0.05H的空刀距离，见图b），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转动，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。
（a）（b）图d一一.设计任务设计任务1、运动方案设计。
2、确定执行机构的运动尺寸。
3、进行导杆机构的运动分析。
4、对导杆机构进行动态静力分析。
5、汇总数据画出刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。
二二.设计数据设计数据本组选择第六组数据表1方案123456789导杆机构运动分析转速n2（r/min）484950525048475560机架lO2O4（mm）380350430360370400390410380工作行程H（mm）310300400330380250390310310行程速比系数K1.461.401.401.441.531.341.501.371.46连杆与导杆之比lBC/lO4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.28表2方案导杆机构的动态静力分析lO4S4xS6yS6G4G6PypJS4mmNmmkg.m21，2，30.5lO4B240502007007000801.14，5，60.5lO4B200502208009000801.27，8，90.5lO4B1804022062080001001.2三三.设计要求设计要求1、运动方案设计根据牛头刨床的工作原理，拟定12个其他形式的执行机构（连杆机构），给出机构简图并简单介绍其传动特点。
2、确定执行机构的运动尺寸根据表一对应组的数据，用图解法设计连杆机构的尺寸，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
注意：
为使整个过程最大压力角最小，刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上（见图d）。
3、进行导杆机构的运动分析根据表一对应组的数据，每人做曲柄对应2个位置的速度和加速度分析，要求用图解法画出速度多边形，列出矢量方程，求出刨头6的速度、加速度，将过程详细地写在说明书中。
4、对导杆机构进行动态静力分析根据表二对应组的数据，每人确定机构对应位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。
作图部分与尺寸设计及运动分析画在同一张纸上（2号或3号图纸）。
提示：
如果所给数据不方便作图可稍微改动数据，但各组数据应该一致，并列出改动值。
5、数据总汇并绘图最后根据汇总数据画出一份刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。
6、完成说明书每人编写设计说明书一份。
写明组号，对应曲柄的角度位置。
四四.设计方案选定设计方案选定如图2所示，牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的5杆机构。
采用导杆机构，滑块与导杆之间的传动角r始终为90o，且适当确定构件尺寸，可以保证机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行程速度较高，满足急回特性要求。
适当确定刨头的导路位置，可以使图2压力角尽量小。
五五.机构的运动分析机构的运动分析=180（k-1/k+1）=30当曲轴位于4点时lO4S4=5lO4B=0.3865mlbc=0.278mlo2A=0.111mLo4B=0.77274m1.4点速度分析,加速度分析取曲柄位置“4”进行速度分析。
因构件2和3在A处的转动副相连，故A3=A2，其大小等于2lO2A，方向垂直于O2A线，指向与2一致。
vA2=vA3=w2lO2A=（2*n2/60）*lO2A=0.58m/s取构件3和4的重合点A进行速度分析。
列速度矢量方程，得A4=A3+A4A3大小?
方向O4AO2AO4B取速度极点P，速度比例尺v=0.05（m/s）/mm,作速度多边形如图则由图1-2知：
vA4=vPA4=0.58m/s4=vA4/lO4A=1.08rad/svB=4lO4B=0.595m/svA4A3=A4A3=0.123m/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得B=C+BC大小?
方向O4BXXBC作速度多边行如图1-2，则由图1-2知VC=vPc=0.5975m/s5=vCB/lBC=0.11rad/s由速度已知曲柄上A（A2A3A4）点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A点的加速度aA4,因为aA2=aA3=W2lo2A=3.01m/s2anA4=W42lo4A=0.439m/s2aKA4A3=2W3VA4A3=0.265m/s2anCB=W52lCB=0.003m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
aA4=aA4n+aA4=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:
?
42lO4A?
24A4A3?
方向：
?
/BAO4B/AO2O4BO4B取加速度极点为,加速度比例尺a=0.01（m/s2）/mm,作加速度多边形如图1-3所示.则由图1-3知aA4=uapa4=0.5661m/s2aB=uapb=0.827m/s2aS4=0.5aB=0.413m/s2=aA4/lO4B=0.68rad/s2ac=acBn+acB+aBn+aB大小?
方向XX/CBBC/ABAB其加速度多边形如图13所示,有aC=lca=0.55m/s2取曲柄位置“10”进行速度分析。
当曲轴位于10点时lO4S4=5lO4B=0.3865mlbc=0.278mlo2A=0.111mLo4B=0.338m2.10点速度,加速度分析取曲柄位置“10”进行速度分析。
因构件2和3在A处的转动副相连，故A3=A2，其大小等于2lO2A，方向垂直于O2A线，指向与2一致。
vA2=vA3=w2lO2A=（2*n2/60）*lO2A=0.58m/s取构件3和4的重合点A进行速度分析。
列速度矢量方程，得A4=A3+A4A3大小?
方向O4AO2AO4取速度极点P，速度比例尺v=0.05（m/s）/mm,作速度多边形如图vA4=vPA4=0.55m/s4=vA4/lO4A=1.63rad/svB=4lO4B=1.26m/svA4A3=A4A3=0.204m/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得B=C+BC大小?
方向O4BXXBCVC=vPc=1.235m/s5=vCB/lBC=0.4rad/s由速度已知曲柄上A（A2A3A4）点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A点的加速度aA4,因为aA2=aA3=W2lo2A=3.01m/s2anA4=W42lo4A=0.9m/s2aKA4A3=2W3VA4A3=0.665m/s2anCB=W52lCB=0.045m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
aA4=aA4n+aA4=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:
?
42lO4A?
24A4A3?
方向：
?
/BAO4B/AO2O4BO4B取加速度极点为,加速度比例尺a=0.01（m/s2）/mm,aA4=uapa4=1.04m/s2aB=uapb=2.4m/s2aS4=0.5aB=1.2m/s2=aA4/lO4B=1.57rad/s2ac=acBn+acB+aBn+aB大小?
方向XX/CBBC/ABAB其加速度多边形如图13所示,有aC=lca=1.76m/s2六六.机构动态静力分析机构动态静力分析1.4点静力分析取S6点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图14所示。
已知G6=700N，又ac5=0.55m/s2,那么我们可以计算FS6=G6/gac=700/100.55=38.5N又F=P+G6+FS6+F45+FN=0代入尺寸解得:
F45=3474.722NFN=-264.34N对导杆4受力分析如图1-5所示，加上惯性力，和惯性力矩Fs4n=42lO4S4G4/g=9.02NFs4=lO4S4G4/g=5.26NMi=JS4=0.748Nm由静力平衡条件对O4点取矩有：
Mo4=0G4lO4S4cos85+F34lO4A-FS4lo4s4-Mi-F54cos5lO4SB=0代入数据解得：
F34=5065.6N画出力矩图从图中量出尺寸求得Fo4=1847N对曲柄受力分析F34和F02大小相等方向相反即F02=F32=5065.6N，因曲柄平M=F32lO2A=-562.215Nm,平衡力矩Mr=M=562.215Nm（逆时针为正）2.10点静力分析取S6点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图已知G6=700N，又ac5=1.76m/s2,那么我们可以计算FS6=G6/gac=700/101.76=123.2N又F=G6+FS6+F45+FN=0从受力图中量出尺寸代入得F45=123.7NFN=689.2N对导杆4受力分析如图1-5所示，加上惯性力，和惯性力矩，用静力平衡分析法解。
Fs4n=42lO4S4G4/g=12.6NFs4=lO4S4G4/g=19NMi=JS4=1.727Nm由静力平衡条件对O4点取矩有：
Mo4=0-G4lO4S4cos85+F34cos20lO4A+FS4lo4s4+Mi-F54cos5lO4SB=0代入数据解得：
F34=292.5N做力矩图如图所示，从图中量出尺寸求出FO4=324.8N对曲柄受力分析F34和F02大小相等方向相反即F02=F32=292.5N，因曲柄平M=F32lO2A=32.2Nm,平衡力矩Mr=-M=-32.2Nm（逆时针为正）七七.数据总汇并绘图数据总汇并绘图统计12人的数据得到如下表位置123456789101112c（m/s）00.430.7280.600.8070.70.44-0.15-0.60-1.24-1.29-0.638ac（m/s2）5.43.260.6460.55-1.35-3.66-5.24-5.15-2.72-1.7644.941s（mm）023.586.9167241.3317.9378.1400357.4267131.262Mr（Nm）069500562.2564.5504.37256.512.620.8632.2-67.3-26.03平衡力矩位置变化曲
升级会员 