机械原理牛头刨床课程设计.docx

1、机械原理牛头刨床课程设计08机械原理课程设计牛头刨床说 明 书 姓名： 学号： 组号： 2010 年 7 月 165、数据总汇并绘图.56、完成说明书.5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

2、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.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.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(m

3、m)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.

4、2三.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，每人做曲柄对应的1到2个位置（如图2中1，2，3，12各对应位置）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

5、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.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

6、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.机构的运动分析选择第六组数据求得机构尺寸如下=180(k-1/k+1)=26.15lO2A= lO4O2sin(/2)=90.5034mm lO4B=0.5H/sin/2) =552.4652mm lBC=0.32lO4B=176.7889mm lO4S4 =0.5lO4B=276.326mm并画曲柄在5位置时的机构简图如左图所示由图量得此位置的位移S=150mm，Lo4A=486.5488mm。设力、加速度、速度的方向向右为正。曲柄位置“5”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）1.速度分析取曲柄位置“5”进

7、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2 lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与2一致。 2=2n2/60 rad/s=5rad/sA3=A2=2lO2A0.453m/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 O4A O2A O4B取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2 图12则由图1-2知：A3= lpa4v=0.493 m/s A4A3= la2a4v =0.0108 m/s4=A4A3/ lO4A=0.9015rad/s B5=4 lO4B=0.4981m/

8、s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 B5 = C5 + B5C5大小 ? ?方向 O4B XX BC作速度多边行如图1-2，则由图1-2知C5= lpcv=0.4965m/s C5B5= lBCv =0.0161m/s CB=C5B5/ lBC=0.1475rad/s2.加速度分析取曲柄位置“5”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，其大小等于22 lO2A方向由A指向O2。aA4A3K =24A4 A3=0.1958 m/s2 aA3n =22lO2A2.2626m/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

9、+ aA4A3K +aA4A3r大小: ? 42 lO4A ? 24A4 A3 ?方向： ? /BA O4B /AO2 O4B O4B取加速度极点为,加速度比例尺a=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形如图1-3所示.则由图1-3知 aA4= la4a=0.396m/s2 导杆4的角加速度:= a A4/ lO4B =1.5179rad/s2aBn =42 lO4B =0.4499m/s2 a B5=lO4B =0.8386m/s2 ac5B5n =BC2 lBC=3.8463mm/s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac5= ac5B5n+ a c5B5+aB5n+ a B5大小

10、 ? ? 方向 XX /CB BC /AB AB其加速度多边形如图13所示,有aC= lca=-0.8704 m/s2 图3 六.机构动态静力分析取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。 图14已知G6=800N，又ac=ac5=0.8704m/s2,那么我们可以计算FS6= G6/gac =800/100.8704=69.632N 又F=P+G6+FS6+F45+FN=0正交分解得：F45sin3+Fs6P=0 FN+F45sin3G6=0代入数据解得:F45=8942.626N FN=331.979N对导杆4受力分析如图1-5所示，加上惯性力，和惯性力矩，

11、用静力平衡分析法解。Fs4n =42 lO4S4G4/g =17.96N Fs4=lO4S4 G4/g =33.54N Mi=JS4=1.82Nm由静力平衡条件对O4点取矩有：Mo4=0 G4 lO4S4cos87+F23 lO4A-FS4-Mi-F54cos6lO4SB=0代入数据解得：F23=10102.56N正交分解：Fy=0 Fyo4- Fs4n cos87+Fs4sin87-G4-F23cos87-F54cos87=0 Fx=0 Fxo4+ Fs4n sin87+ Fs4cos87+F23sin87-F54sin87=0解得：Fyo4= 1232.29N Fxo4=1136.33N对

12、曲柄受力分析如图16所示F32和F02大小相等方向相反即F02= F23=10102.56N，因曲柄平M=F32 lO2A=-888.18Nm,平衡力矩Mr=-M=888.18Nm（顺时针为正） 图15 图1-6 七.数据总汇并绘图统计12人的数据得到如下表位置123456789101112c(m/s)00.290.440.520.50.430.2-0.02-0.23-0.77-0.75-0.3ac(m/s2)2.92.81.120.39-0.84-2.42-2.55-3.5-3.49-1.722.42.4s(mm)02050100155195240247.52402008030Mr(Nm)04307328138887909.42.618.2724-34-12.69根据以上数据用软件绘图得如下速度位置变化曲线加速度位置变化曲线 位移位置变化曲线 平衡力矩位置变化曲线八.参考文献1.机械原理（第七版） 吴克坚 等 主编 高等教育出版社2.机械原理课程设计曲继方主编，机械工业出版社3.机构分析与设计华大年等主编，纺织工业出版社4.机械运动方案设计手册邹慧君主编，上海交通大学出版社5.机械传动设计手册江耕华等主编，煤炭工业出版社