牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生：汪在福班級(jí)：鐵車(chē)二班學(xué)號(hào)：學(xué)116473指導(dǎo)老師：何 俊機(jī)械原理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名汪在福班級(jí) 鐵車(chē)二班學(xué)號(hào) 20116473一、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單 件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件一刨刀能以數(shù) 種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)，且切削時(shí)刨刀的移動(dòng)速 度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給; 安裝工件的工作臺(tái)應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺(tái)還應(yīng)具 有

2、升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加0J創(chuàng)工附力曲強(qiáng)困> m片a前而r、？設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃D點(diǎn)與較鏈點(diǎn)C的垂直距離為50mm使用壽命10 年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄 2轉(zhuǎn)速偏差為土 5%。要求導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最 大壓力角應(yīng)為最小值；凸輪機(jī)不的最大壓力角應(yīng)在許用值 a之內(nèi)，擺動(dòng)從動(dòng)件9的升、 回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律均為等加速等減速運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按0.95計(jì)算，系統(tǒng)有過(guò)載保護(hù)。 按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)題號(hào)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)機(jī)工行 連匚導(dǎo)滑導(dǎo)從從許推遠(yuǎn)速架作程桿與作桿塊桿動(dòng)動(dòng)用程休程行速導(dǎo)桿阻質(zhì)質(zhì)轉(zhuǎn)件桿壓運(yùn)止運(yùn)程比之比力量量動(dòng)

3、最桿力動(dòng)角動(dòng)系慣大長(zhǎng)角角角數(shù)量擺角C544102811146103000.4.3680020.25302505三、？設(shè)計(jì)任務(wù)1、根據(jù)牛頭刨床的工作原理，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。2、根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸。并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫(xiě)在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中。3、用軟件（VB MATLAB ADAM或SOLIDWORKS勻可）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真， 并畫(huà)出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線(xiàn)圖。4、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。通過(guò)參數(shù)化的建模，細(xì)化機(jī)構(gòu)仿真模型，并給系統(tǒng)加力，寫(xiě)出外加力的參數(shù)化函數(shù)語(yǔ)句，打印外加力的曲線(xiàn)，并求出最大平衡力矩和功率ro、機(jī)5、凸輪機(jī)構(gòu)

4、設(shè)計(jì)。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸(基圓半徑架1O2O9和滾子半徑rr),并將運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)在說(shuō)明書(shū)中。將凸輪機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下,在軟件中建模，畫(huà)出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線(xiàn)，打印出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪機(jī)構(gòu)仿真模型。6、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程等。四.設(shè)計(jì)過(guò)程(一)方案選擇與確定方案一：如圖(1)采用雙曲柄六桿機(jī)構(gòu) ABCD曲柄AB和CD不等長(zhǎng)方案特點(diǎn)：(1) 主動(dòng)曲柄AB等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄DC做變速運(yùn)動(dòng)，并有急回特性。(2) 在雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD上串聯(lián)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) DCE并在滑塊上固結(jié)刨頭，兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)，使急回作用更加顯著。同時(shí)回程有較大的加速

5、度，提高了刨床的效率。圖一方案二：方案為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖方案特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點(diǎn)。一是由于執(zhí)行件行 程較大，則要求有較長(zhǎng)的曲柄，從而帶來(lái)機(jī)構(gòu)所需活動(dòng)空間較大；二是機(jī)構(gòu)隨著行程速比 系數(shù)K的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方案三：由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。該方案在傳力特性和執(zhí)行件的速度變化方面比方案（二）有所改進(jìn)，但在曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ABC隨著行程速比系數(shù)K的增大，機(jī)構(gòu)的最大壓力角仍然較大，而且整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間比方案（二）更大。如圖三方案四：由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。該方案克服了方案（三）的缺點(diǎn),傳力特性好，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間小，

6、執(zhí)行件的速度在工作行程中變化也較緩慢。如圖四方案確定：綜上，方案四較為合理（二）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸的確定令O4點(diǎn)為基點(diǎn)用以確定尺寸，滑塊 6導(dǎo)程回路距基點(diǎn)O4距離L;擺動(dòng)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)所繞圓心02距基點(diǎn)04距離1m4 ；導(dǎo)桿02 A的長(zhǎng)度102A ；導(dǎo)桿O4B的長(zhǎng)度lO4B ；連桿BC長(zhǎng)度lBC由題目已知尺寸及相互關(guān)系:機(jī)架 1o2o4 430 mm；工作行程H=400mm連桿與導(dǎo)桿之比也0.36;lO4B行程速比系數(shù)K 1.4。.根據(jù)所給數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)尺寸極位夾角:k 114 1180 180 -=30k 11.4 1導(dǎo)桿長(zhǎng)度1bo4H 14001r 773mm2 sin-2 sin152連桿長(zhǎng)度：lBC

7、=0.36 lBO4=278mm曲柄長(zhǎng)度：lAO210204 sin 430*sin15111 mm2為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有良好的傳動(dòng)力特性；即要求設(shè)計(jì)時(shí)使得機(jī)構(gòu)的最大壓力角具有最小，應(yīng)此分析得出：只有將構(gòu)件5即B點(diǎn)移到兩極限位置連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上，才能保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大壓力角具有最小值。分析如下:解：當(dāng)導(dǎo)桿擺到左邊最大位置時(shí)，最大壓力角為3,刨頭可能的最大壓力角位置是導(dǎo)桿B和B',設(shè)壓力角為1 ,2 （見(jiàn)下圖五）。根據(jù)幾何關(guān)系3=21。由于2呈背離關(guān)系，即2增加則3減小且3> 1。則要使機(jī)構(gòu)整體壓力最小，只要有2= 3,1 ,l BO4 (1 COS-)當(dāng)刨頭處于導(dǎo)桿擺弧平

8、均置處則 arcsin 2 -所以l BC1.yCO4 LBO4 2 l BO4 (1 cos 2)7731-*773(1 cos15) 773 13 760mm（圖五）（圖六）（三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制選取一長(zhǎng)度比例尺，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪圖如圖六所示通過(guò)上面的計(jì)算，確定數(shù)據(jù)匯總?cè)缦?極位夾角：30度連桿：278mm導(dǎo)桿：778mm曲柄：111mm高度：760mm（四）靜力分析1）對(duì)曲柄，由平衡條件有:Fx =0,F21x+Fo2x=0；? Fy=0,F21y+Fo2y =0；Mo2 =0； F2ixl isin 9 2- F2iyl icos 9 2-T n =02）對(duì)導(dǎo)桿，又平衡條件有:Fx=

9、0, F O4x+F43x-F 23 sin 8 4 =0 ;Fy =0, F O4y+F43y+ F 23 cos 8 4-m2g=0；M =0, - F 43xl 3 sin 8 4 + F 43y l 3 cos 0 4-1/2 m 2 g l 3 cos 0 4 + F 23 s 3=0 o43）對(duì)滑塊，由平衡條件有? Fx =0,? Fy=0,4）對(duì)連桿,12工F 32 sin 0 4 -F 12x =0-F 32 cos 0 4 -F 12y =0由平衡條件有Fx =0,-F 34x-F max=0；Fy =0,F cy-F 34y =0；M =0, F cyl 4 cos 0 5

10、+ F max l 4 sin 0 5=0 o4 ,綜上所述聯(lián)立方程求得F 34x =- F maxF cy =- F max tan 0 5F 34y =- F max tan 0 5F23= (Fmaxl 3Sin 0 4 - F max tan 0 5 13 cos 0 4 +1/2 m 2g l 3 cos 8 4)/ s 3F O4x =- F max + ( F maxl 3sin 0 4- F maxtan 8 5l 3cos 0 4 +1/2 m2g l 3cos 0 4)sin 03/ s 3Fo4y = m2g- F max tan 0 5- (Fmaxl 3$訪 0 4

11、- F max tan 0 5 l 3 cos 0 4+1/2 m 2g l 3 cos 0 4 )cos 0 4/ s 3F12x =- (Fmaxl 3 sin 0 4- F max tan 0 5l 3 cos 0 4 +1/2 m 2g l 3 cos 8 4)sin 0 4/ s 3F12y = ( Fmax l 3$訪 0 4- F max tan 0 5 l 3 cos 0 4 +1/2 m 2g l 3 cos 0 4 ) cos 0 4/ s 3Fo2x= F 12xFo2y= F12yTn = (Fmaxl 3Sin 0 4 - Fmaxtan 0 5 l 3cos 0 4

12、+1/2 m2 g l 3cos 8 4)l 1COS( 0 2 - 0 4)/ S3（五）凸輪設(shè)計(jì)1 .凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求概述：1 ）已知擺桿9作等加速等減速運(yùn)動(dòng)，要求確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半 徑，有題目可以知道該凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動(dòng)。各數(shù)據(jù)如表：符號(hào)。maxl O9Dl O9O2r。rrs，a單位mm00數(shù)提1513015()6115651065422）由以上給定的各參數(shù)值及運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得其運(yùn)動(dòng)方程如下表:推程00 2(。/2回程o+s（)< 。+ s+'。/2：2T3=24* * /(25* 兀) 巾=兀/12-24 (小-17兀/36) /2

13、5 幾-_.2 -=96小/25=-96 （小-17 兀/36） /25B =192幾/25B =-192 兀 /25推程o /2 <小0o回程o+s+'o/2 0小0c山=兀 /12-24 （5兀/12-小2）巾二24 （8 兀/9-?。?/25 幾2二96 （5 兀/12-?。?12=-96 （8兀/9-?。?25B =-192 幾/25B =192 兀 /25十3）依據(jù)上述運(yùn)動(dòng)方程繪制角位移山、角速度、及角加速度B的曲線(xiàn):（1）、角位移曲線(xiàn):圖、取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺小小=1.25 /mrft螺桿擺角的比例尺 口=0.5 /mrrfc軸上截取線(xiàn)段代表，過(guò)3點(diǎn)做橫軸的垂線(xiàn)，并在該垂

14、線(xiàn)上截取33/代表（先做前半部分拋物線(xiàn)）.做03的等分點(diǎn)1、2兩點(diǎn)，分別過(guò)這兩點(diǎn)做巾軸的平行線(xiàn)。、將左方矩形邊等分成相同的分?jǐn)?shù)，得到點(diǎn)1/和2，、將坐標(biāo)原點(diǎn)分別與點(diǎn) V ,2 / ,3 /相連，得線(xiàn)段01，02/和03"分別超過(guò)1,2,3點(diǎn)且平行與甲軸的直線(xiàn)交與1" ,2"和3H、將點(diǎn)0,1“，2“，3連成光滑的曲線(xiàn)，即為等加速運(yùn)動(dòng)的位移曲線(xiàn)的部分，后半段等減速運(yùn)動(dòng)的位移曲線(xiàn)的畫(huà)法與之相似.(2)角速度曲線(xiàn):、選凸輪轉(zhuǎn)角比例尺n 產(chǎn)1.25 ° /mm和角速度比例尺n。=0.0837(rad/s)/mm,在軸上截 取線(xiàn)段代表。由角速度方程可得小二小。/2, 3=max ,求得V換算到圖示長(zhǎng)度,3點(diǎn)處小二以 故max 位