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