牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)1點(diǎn)和6點(diǎn).

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)位置編號(hào)：6和1方案號(hào)：2號(hào)班 級(jí)：2012250404姓名：馬金柱學(xué) 號(hào)：2012250404272015年01月20日 一、概述1. 課程設(shè)計(jì)的題目此次課程設(shè)計(jì)的題目是：牛頭刨床的主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).2. 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的1）任務(wù)：1. 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；2. 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析；3. 飛輪設(shè)計(jì)；（略）4. 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；5. 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。2）目的：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè) 重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基

2、本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分 析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法，其中包括選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等，并進(jìn)一步提高計(jì)算、分析，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。3. 課程設(shè)計(jì)的要求牛頭刨床的主傳動(dòng)的從動(dòng)機(jī)構(gòu)是刨頭，在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，要滿足所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要能使牛頭刨床正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程要有急回運(yùn)動(dòng)的特性，以及很好的動(dòng)力特性。盡量是設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用，能很好的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)功能。二. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖4-1。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶

3、和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪 &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)效率。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，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī) 構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中沒(méi)有畫(huà)出），使工作臺(tái)連同 工件一次進(jìn)級(jí)運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程過(guò)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，見(jiàn) 圖4-1, b

4、）而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng) 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(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。77771c)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4-11)設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容導(dǎo)桿機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析符 號(hào)n2Lo2 o4Lo2ALo4BIBCLo4 s4Xs6Ys6G4G6PypJs4單位r/minmmNmmKg m2方 案1603801105400.25lo4B0.5l o4B240502007007000801.1264350905800.3l o4B0.5l o4B200502208009000801.23

5、724301108100.36lo4B0.5l o4B1804022062080001001.22）選擇設(shè)計(jì)方案:設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的靜力分析符號(hào)n2lO 2O4lo 2Alo 4Bl BClo 4S4XS6ys6GGPypJS4單位r/minmmNmmKg m方案U64350905800.3lo 4B0.5lo 4B200502208009000801.2設(shè)計(jì)內(nèi)容飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)5no'Z1Zo'Z1'Jo2Jo1Jo ”Jo'ImaxLo9Da ©© s© '單位r/minKg.m20

6、mm0方案U0.1514401316400.50.40.250.21513538701070r_*巧二匚 tL-P- I*- 萬(wàn)案特點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，能承受較大的載荷；2、具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù) K的要求;3、滑塊行程可以根據(jù)桿長(zhǎng)任意調(diào)整；4、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角恒為90度，傳動(dòng)性能好；5、工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩符合切削要求；6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈較長(zhǎng)，傳動(dòng)間隙較大；7、中間移動(dòng)副實(shí)現(xiàn)較難。三. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖匚II - C/W ts42）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析Q4 1a.曲柄位置“ 6”做速度分析，加速度分析(列矢量方程，畫(huà)速度圖，

7、加速度圖) 取曲柄位置“ 6”進(jìn)行速度分析。取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。有 2=2X3.14 64/60=6.698666667 rad/s 其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较蚣?u2=血 X1O2A pi=6.698666667 90X0.001=0.60288 m/s 方向:A°2列速度矢量方程，得U4 = U3 + U4A3大小 ？"?方向丄o4a 丄o2a II o4b取速度極點(diǎn)P，速度比例尺pv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖圖1-3則由圖1-3知，u4=pa4 v=48.64352445 0.01 m/s =0.4864352445 m/s 方向 pa4S4

8、A3=a3a4 v=35.6153178 0.01m/s=0. 356153178m/s 方向 a3a4CL4= UA4/ lo4A 衛(wèi)=0.4864352445/0.41841411745=1.1625689103rad/s其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?。u =5 lO4B 口 =1.1625689103 0<58=0.674289967865m/s 方向 pf b取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得u = u + UCB大??？"？方向/ XX 丄O4B 丄BC其速度多邊形如圖1-1所示，有u=pc v=66.46579386 0.01 m/s =0. 6646579386m/s 方向

9、 pf cUB=bc 10.27504851 0.01 m/s =0. 1027504851m/s 方向 bf cb.取曲柄位置“ 6”進(jìn)行加速度分析.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程，得ntkraA4 = a A4 + a A4 = a A3 + a A4A3 + a A4A3大??？"?VV?方向 ？Af Q 丄 QB A f O2 丄 QB （向左）/ O4Bn 22aA4 =34 0lo4A 衛(wèi)=1.1625689103 00.41841411745=0.56551449203m/s2方向p'fna A3= 3220o2a 卩=6.698666

10、6672刈0 >0.00仁-4.03849216039m/s2方向kSA4A3 =2 34 U4A3 3=2X1.1625689103 0356153178=0.82810522395m/ s 方向兔'k取加速度極點(diǎn)為p/，加速度比例尺 由=0.1 (m/s2) /mm,作加速度多邊形圖圖1-4則由圖1 4知，a A4t=n1 曲 a=15.64929517 區(qū)1 =1.564929517m/s2方向 n afa A4A3r = ka4 a=：26.98876937 %1 =2.698876937m/s2 方向 ka4a=aA4t/l O4A 口 =1.564929517/0.3

11、8342033151rad/$=4.0814985238rad/$轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。a A4 = p a4' a =16.63928845 0.1=-1.663928845m/s2方向 pa A4A3 =a3' af a=28.12648423 (X仁2.812648423 m/s2方向比a4' 取5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得n t ntac= aB + aB + acB + acB大小 ？"""?方向 / XX B A 丄 AB C B丄 BCaBn=342Xo4B 卩=1.16256891032X580 >.001=7.

12、8390855303 m/$a T=aA4t Io4b/Io4a=1.564929517 580/383.42033151=2.1692841661m/s2n22acBn=uCB U =0. 10275048512/0.174=0.0606762195 m/s2其加速度多邊形如圖11所示，有a = p b" a 中23.06578941 0.氷 m/s2 =-2.306578941m/s2Oqb = n 2C 'a 韋4.43203343 0.氷 m/s2 =0. 443203343 m/s2ac = p c a =122.02727271 0.氷 m/s2 =-2.2027

13、27271 m/s2總結(jié)6速度和加速度值以速度 比例尺 1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0. 05m/ s2) / mm用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4， 1- 5，并將其結(jié)果列入表格(1-2)表格 1 - 1位置未知量結(jié)果6VA40.4864352445 m/sVc0. 6646579386m/saA1.663928845m/s2ac-2.202727271 m/s2a、曲柄位置“ 1”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫(huà)速度圖，加速度圖） 取曲柄位置“ 1”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件 2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故VA2

14、=VA3，其大小等于 型1 02A，方向垂直于。2 A線，指向與 型致型=2 n 2/6O rad/s=6.7020643264rad/sU3 = U2 =O2A= 6.702064213*0.09m/s=0.603185789m/s （丄 O2A）取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得U4= LA3+ U4A3大小 ？"?方向丄O4A 丄O2A/ O4B取速度極點(diǎn)P,速度比例尺 代=0.005 （m/s）/mm，作速度多邊形如圖1-2LA4A3 = a3a4 ，pv=0m/S由速度影像定理求得U5= ub4= U4 O4B/ O 4A=0m/s又c<4= u4

15、 / lo4A=0rad/s取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得U5= U5+ UC5B5大小 ? V?方向 / XX丄O4B 丄BC取速度極點(diǎn)P,速度比例尺 w=0.01(m/s)/mm,則由圖 1-2知， u5= Pc5 w=0m/sUC5B5 = b5c5 出=°m/swcb= UC5B5/I cb=0 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“ T進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連, 故aA2 = aA3,其大小等于 m2Io2a,方向由A指向O2。co2=6.7O2O643264rad/s,aA3 = a；2 = 322 LO2a=6.70206432642

16、>0.09 m/s2=4.04258996116m/s2取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得:K aA4A3raA4A3n ,TnaA4= aA4 + aA4 = aA32大?。?？CO4 l O4A2 34 u4 A3方向： ？4A丄O4B AO 2丄O4B取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得ntac5= aB5+ Sb5B5 + a c5B5/ O4B大小VW52 Lbc方向 / xx V c b丄BC取加速度極點(diǎn)為p/ ,加速度比例尺 =0.05 (m/s2) /mm,作加速度多邊形如圖1-3所示則由圖1-3知,C5B5=b5c5 Pv=0m/Sw5 = 3cB=

17、UC5B5/lcB=0ad/S a；4=0 m/s2aA4A3K =0 m/s2aA4 =4.042589961168314 m/s2,2 用加速度影象法求得 aB5 = aB4 = aA4* O4B/ O4A=6.932257312225 m/s2所以 ac=0.01 x (p ' c' )=6.5990882824 m/s總結(jié)1點(diǎn)的速度和加速度值以速度 比例尺(1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0. 05m/ s2) / mm用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-2 , 1-3 ,并將其結(jié)果列入表格(1-2

18、)位置未知量結(jié)果1VA4Om/sVcOm/saA4.04258996116 m/s 2ac26.5990882824m/s機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的質(zhì)量 G (曲柄2,滑塊3和連桿5的重量可 以忽略不計(jì))，導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及切削力P的變化 規(guī)律可知。5-6桿組示力體共受五個(gè)力，分別為P,G6, F16, R16, R45, 其中R45和R16方向已知，大小未知，切削力 P沿X軸方向， 指向刀架，重力G6和支座反力F16均垂直于質(zhì)心，R45沿桿方 向由C指向B,慣性力F16大小可由運(yùn)動(dòng)分析求得，方向水平 向左，選取比例尺 U=(10N)/mm做力的多邊形。U=1

19、0N/mm已知 P=9000N,G6=800N.又ac=ac5=2.207695373m/s 2,那么我們可以計(jì)算，F(xiàn)16=-G6/g*a c=-800/9.8*2.207695373=-180.2200304N又藝 F=P+G6+F16+F45+R16=0做力的多邊形如下，圖（1）PF16G6廠工FR16由力多邊形可得：Ff45=CD*U=9181.5664521NFr16=AD*UN=649.014527N在圖中，對(duì)C點(diǎn)取矩，有藝 Mc=-P*yp-G6*Xs6+FR16*x-F16*y s6=0帶入數(shù)據(jù)得 x=736.013884m分離3,4構(gòu)件進(jìn)行靜力分析，桿組力體圖如下，圖（2）RR54FR14FR14已知；FR54=-FR45=-9181.5664521N,G4=220Nas4=aA4*l o4s4/l o4A=1.672045