牛头刨床设计.docx

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牛头刨床设计

机械原理课程设计

计算说明书

设计题目：

牛头刨床设计

学校：

xxxxxx

院（系）：

机械工程系

班级：

xxxxx班

姓名：

xxx

学号：

xxxxxxxxxxxxxx

指导教师：

xxxxx

时间：

5月30日至6月12日共两周

2011年6月12日

目录：

1、课程设计任务书…………………………………………………2

（1）工作原理及工艺动作过程……………………………2

（2）原始数据及设计要求…………………………………………3

2、设计（计算）说明书……………………………………………3

（1）画机构的运动简图…………………………………………3

（2）机构运动分析…………………………………………………6

①对位置11点进行速度分析和加速度分析……………………6

②对位置7’点进行速度分析和加速度分析……………………8

（3）对位置7’点进行动态静力分析………………………………11

3、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计……………………………12

4、参考文献…………………………………………………………16

5、心得体会…………………………………………………………16

6、附件…………………………………………………………………17

一、课程设计任务书

1.工作原理及工艺动作过程

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

刨床工作时,如图（1-1）所示，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；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

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。

切削阻力如图（b）所示。

2．原始数据及设计要求

设计内容

导杆机构的运动分析

符号

n2

单位

r/min

mm

方案II

64

350

90

580

0.3

0.5

200

50

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。

二、设计说明书（详情见A1图纸）

1．画机构的运动简图

1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，C点。

确定机构运动时的左右极限位置。

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Ⅱ方案的第11位置和第7’位置（如下图）。

２、机构运动分析

（1）曲柄位置“11”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）

取曲柄位置“11”进行速度分析。

因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60rad/s=6.702rad/s

υA3=υA2=ω2·lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）

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

　υA4=　υA3+　　υA4A3

大小?

√?

方向⊥O4B⊥O2A∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.02（m/s）/mm,作速度多边形如图1-2

图1-2

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC　=　　　υB　+　　　υCB

大小?

　　√　　?

方向∥XX（向右）⊥O4B　⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.02（m/s）/mm,作速度多边行如图1-2。

Pb=Pa4·O4B/O4A=68.2mm

则由图1-2知，υC=PC·μv=0.68m/s

加速度分析：

取曲柄位置“11”进行加速度分析。

因构件2和3在A点处的转动副相连，故

=

其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。

ω2=6.702rad/s,

=

=ω22·lO2A=6.7022×0.09m/s2=4.042m/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=

+　aA4τ=　aA3n+　aA4A3K+aA4A3v

大小:

?

ω42lO4A　?

　√　2ω4υA4A3?

方向：

?

B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）

取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,

=ω42lO4A=0.041m/s2aA4A3K=2ω4υA4A3=0.417m/s2

aA3n=4.043m/s2

作加速度多边形如图1-3所示

图１—3

则由图1-3知,取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac=　aB+　acBn+　acBτ

大小?

√√?

方向∥导轨√C→B⊥BC

由其加速度多边形如图1─3所示,有

ac=pc·μa=3.925m/s2

（2）曲柄位置“7’”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“7’”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“１１”。

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

υA4=　υA3+　　υA4A3

大小?

√?

方向⊥O4B⊥O2A∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.01（m/s）/mm，作速度多边形如图1-4。

图１—4

Pb=Pa4·O4B/O4A=39.3mm

则由图1-4知，取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得

υC5=　υB5+　　υC5B5

大小?

√　?

方向∥导轨（向右）⊥O4B⊥BC

其速度多边形如图1-4所示，有

υC=PC·μv=3.75m/s

取曲柄位置“7’”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“3”.取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得

aA4=　aA4n+aA4τ=　　　aA3n+aA4A3k+aA4A3γ

大小?

　ω42lO4A?

√2ω4υA4A3?

方向?

B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5

图1-5

则由图1─5知，

=ω42lO4A=0.176m/s2aA4A3K=2ω4υA4A3=0.718m/s2

aA3n=4.043m/s2

用加速度影象法求得

aB=aA4×lO4B/lO4A=4.35m/s2

取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得

aC=　aB+　aCBn+　aCBτ

大小?

　√　√　?

方向∥导轨　√C→B　　⊥BC

其加速度多边形如图1─5所示，有

aC=pC·μa=4.3m/s2

３、机构动态静力分析

取“7’”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作,组示力体如图1─6所示。

图1—6

已知G6=800N，又ac=4.3m/s2,可以计算

Ｐi6=-（G6/g）×ac=-（800/9.8）×4.3=-351N

又ΣF=P+G6+Pi6+N45+N16=0，作为多边行如图1-7所示，µN=80N/mm。

图1-7

由图1-7力多边形可得：

N45,N16

分离2，3构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，在图中，由三力汇交定理得：

图1-8

代入数据，得N23=12720N

作力的多边形如图1-9所示，µN=80N/mm。

图1-9

对曲柄2进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩如图1-10所示，

图1-10