機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)牛頭刨床原理及其設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院專業(yè) 機(jī)械工程及其自動(dòng)化班級(jí) 機(jī)械10-1學(xué)號(hào)1010430103學(xué)生姓名程玉強(qiáng)指導(dǎo)教師鄭曉雯完成日期2010年7月5日中國礦業(yè)大學(xué)（北京）目錄1. 牛頭刨床簡介1.1 牛頭刨床功能簡介及工作原理1.2 相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)條件1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)2. 牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案的比較選擇2.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3. 設(shè)計(jì)小結(jié)4. 參考文獻(xiàn)1 .牛頭刨床簡介1.1 牛頭刨床功能簡介及工作原理中小型牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)大多采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，故滑枕的移動(dòng)速度是不均勻的。大型牛頭刨床多采用液壓傳動(dòng)，滑枕基本上是勻速運(yùn)動(dòng)。滑枕的返回行程

2、速度大于工作行程速度。由于采用單刃刨刀加工，且在滑枕回程時(shí)不切削，牛頭刨床的。牛頭刨床是用于加工婷小大覘鼻中小尺寸的平面或直梢 的金屬切削機(jī)床，多用于 單件或小批量生產(chǎn)，生產(chǎn) 率較低。普通牛頭刨床是一種用于平面切削加工的 機(jī)床，如圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮 帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄 2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 2-3-4-5-6帶動(dòng) 刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作 行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì) 量，刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以 提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 刨刀每切削完一 次，利用空

3、回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶 動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。 刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個(gè) 運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī)容1.2相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)條件導(dǎo)桿轉(zhuǎn)速 n2(r/min)48機(jī)構(gòu)機(jī)架 l o2o(mm)575運(yùn)動(dòng)工作行程H(mm)600分析行程速比系數(shù)K1.46為提高工作效率，連桿機(jī)構(gòu)要求具有急回特性，滿足運(yùn)動(dòng)要求。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)a.根據(jù)牛頭

4、刨床的工作原理，擬定23個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(連 桿機(jī)構(gòu))，并對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析對(duì)比。b.根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸。c.應(yīng)用解析法對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。2 .牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案的比較選擇根據(jù)原始數(shù)據(jù)和工藝要求，設(shè)計(jì)方案如下:方案一：連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，壓力較小，承載能力較大, 潤滑好，磨損小，加工制造容易，且一般是集合封閉，對(duì)保證工作 的可靠性有利。連桿上各點(diǎn)的軌跡是不同形狀的曲線，其形狀隨著 各構(gòu)件相對(duì)長度的改變而改變，改變各構(gòu)件的相對(duì)長度來使從動(dòng)件 得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故連桿機(jī)構(gòu)可滿足一些特定的工作需要，但 易產(chǎn)生較大的誤差積累，使機(jī)械效率降低，并且

5、連桿及滑塊所產(chǎn)生 的慣性力難以用一般的平衡方法加以消除，不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。方案二:圖2.2凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線， 就可以使推桿的到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單 緊湊。缺點(diǎn)是凸輪輪廓與推桿之間為點(diǎn).線接觸，易磨損，凸輪機(jī) 構(gòu)制造困難。方案三：機(jī)構(gòu)自由度為F=3n-(2Pl+Ph) =3X 5-(2 X7+0)=1,工作行程中, 刨刀速度較慢，變化平緩，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有急回特性，能承受較大 的載荷，傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊震動(dòng)較小，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸和質(zhì)量也較小， 制造和維修也較容易，成本較低。綜合以上方案，方案三最優(yōu)。2.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)簡圖如下：機(jī)構(gòu)

6、的尺寸設(shè)計(jì): 行程速比系數(shù)K=1.46極位夾角180 仁33.66k 1機(jī)架距離l6275mml6 575導(dǎo)桿長度l3600mm曲柄長度li125連桿長度14150機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析：要求計(jì)算導(dǎo)桿3的方位角色,角速度叱及角加速度3和刨頭5 上點(diǎn)E的位移電，速度力和加速度依該牛頭刨床為一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)。先建立一直角坐標(biāo)系如圖，并標(biāo)出各桿矢及各桿矢的方位角。其中共有四個(gè)未知量為、%、是、醍。為求解需建立兩個(gè)封閉矢量方程，為此需利用兩個(gè)封閉圖ABCA及CDEGC。(1)求導(dǎo)桿3的角位移昆，角速度仁和角加速度三，由封閉形ABCA可得寫成復(fù)數(shù)形式為i：iil6e2 l1e 1 s3e 3(a)展開得cos =5;

7、 cos6k winq = % sin 0解上述兩式可得鳥=arctanf. +*1 sin - cos4因式中分子分母均為正，故知 網(wǎng)在第一象限。£? = I1C057 CCS3式(a)對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)，注意火為變量，有11 1iei1 s3 3iei 3 3ei 3(b)dt展開后可得整=y園邨=-g】5mt可一色)-=' i 匚 口 節(jié)(q 邑 j / s j再將式(b)對(duì)日t間t求導(dǎo)，則有l(wèi)l2 i i ieS3. _ i3ie2 i 3s3 3ed s3 ie dt22唯 J2dt 3ie(c)展開后可求得ll12 sin( 3i)2ds3(2)求刨頭上點(diǎn)E的位移年，速

8、度和加速度心。由封閉形CDEGC可得寫成復(fù)數(shù)形式為i 二l3ei 3 小 l6e2 Se(d)展開得12 cos + ?4 cos =s5 J； sin + if sin = 16解之得血. = Q； -%而1“4由機(jī)構(gòu)簡圖知網(wǎng)在第二象限，而* = 4 C口迢 + /4 0口£4式(d)對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)可得13 3iei3 14 4iei4 dsE(e)dt解之得叫=一時(shí)mcosi="=一/6 （冬一劣）/ GO洶式（e）對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)可得(f)I3 3iei 3 I3 2e 3 I4 4iei4 I4 2ei 4drdt根據(jù)上述分析可知，任何形式的矢量方程可以求解兩個(gè)未知， 可

9、 將含有兩個(gè)未知數(shù)的矢量方程化為一元代數(shù)方程，至于機(jī)構(gòu)的速度、 加速度矢量方程，可以根據(jù)機(jī)構(gòu)的矢量封閉方程式取一階、 二階導(dǎo)數(shù)來求解。由計(jì)算機(jī)的E點(diǎn)位移圖線如下:相關(guān)參量由計(jì)算機(jī)計(jì)算如下表:4二E嗎A%度（o）mrad/sm/srad/Sm/s2065.5561168.93820.10100.17120.2887900.24770.2926-0.1642100073003239-0.12270622067.4668172.02730.08130.20921-0.03830.19070.1171-0.134480870.332021 :6L 9L 336069.7125 265.5561 0175.3266 0168.9381 00.058540.101070.238590.171230.20368-0.10180.1471 50.2477 0-0.01850.29267-0.1111 3-0.164223 .設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程 理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。掌握了