機(jī)械-牛頭刨床課程方案

1、目錄工作原理2一. 設(shè)計(jì)任務(wù)3二. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4三設(shè)計(jì)要求41、運(yùn)動方案設(shè)計(jì) 42、確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸 43、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 44、對導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)靜力分析 45、數(shù)據(jù)總匯并繪圖 .56、完成說明書 5四. 設(shè)計(jì)方案選定5五. 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 51. 速度分析52加速度分析6六. 機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析 7七. 數(shù)據(jù)總匯并繪圖9八. 參考文獻(xiàn)10工作原理牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床,如圖a）所示。電動機(jī)經(jīng)過皮帶和齒輪傳動,帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪 &刨床工作時，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 2 3- 4-5 6帶動刨頭6和 刨刀7作往復(fù)運(yùn)動。刨頭左行時，刨刀不切削，稱為空回行程，此時要

2、求速度較高，以提高 生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回運(yùn)動的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間， 凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1- 9- 10- 11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連同工件 作一次進(jìn)給運(yùn)動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作過程中，受到很大的切削阻力（在切削的 前后各有一段0.05H的空刀距離，見圖b）,而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在 整個運(yùn)動循環(huán)中，受力變化是很大的， 這就影響了主軸的勻速轉(zhuǎn)動，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機(jī)容量。(a)(b)動龍一 設(shè)計(jì)任務(wù)1、運(yùn)動方案設(shè)計(jì)。2、確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸。3、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。4、對導(dǎo)桿

3、機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)靜力分析。5、匯總數(shù)據(jù)畫出刨頭的位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩的變化曲線。二設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)本組選擇第六組數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求表1萬案123456789導(dǎo)桿 機(jī)構(gòu) 運(yùn)動 分析轉(zhuǎn)速 n2 (r/min )484950525048475560機(jī)架 運(yùn)動方案設(shè)計(jì)根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定12個其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），給出機(jī)構(gòu)簡圖并簡單介紹其傳動特點(diǎn)。o2O4(mm)380350430360370400390410380工作行程H（mm）310300400330380250390310310行程速比系數(shù)K1.461.401.401.441.531.341.501.371.46連桿與導(dǎo)桿之比I

4、bc/ Io4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.28導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析萬案lO4S4XS6ys6G4G6PypJS4mmNmmkg.m確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸根據(jù)表一對應(yīng)組的數(shù)據(jù)，用圖解法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì) 說明書中。注意：為使整個過程最大壓力角最小，刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上（見圖d）。 進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析根據(jù)表一對應(yīng)組的數(shù)據(jù)，每人做曲柄對應(yīng)的1到2個位置（如圖2中1 , 2, 3,12各對應(yīng)位置）的速度和加速度分析，要求用圖解法畫出速度多邊形，列出矢量方程，求 出刨頭6的速度、加速度，將過程詳細(xì)地寫在說明書中

5、。 對導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)靜力分析根據(jù)表二對應(yīng)組的數(shù)據(jù)，每人確定機(jī)構(gòu)對應(yīng)位置的各運(yùn)動副反力及應(yīng)加于曲柄上的平衡1, 2, 30.5Io4b240502007007000801.14, 5, 60.5Io4b200502208009000801.27, 8, 90.5Io4b1804022062080001001.2力矩。作圖部分與尺寸設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析畫在同一張紙上（2號或3號圖紙）。提示：如果所給數(shù)據(jù)不方便作圖可稍微改動數(shù)據(jù)，但各組數(shù)據(jù)應(yīng)該一致，并列出改動值。5、數(shù)據(jù)總匯并繪圖最后根據(jù)匯總數(shù)據(jù)畫出一份刨頭的位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩的變化曲線。6、完成說明書每人編寫設(shè)計(jì)說明書一份。寫明組號，

6、對應(yīng)曲柄的角度位置。四.設(shè)計(jì)方案選定如圖2所示，牛頭刨床的主傳動機(jī)構(gòu)采用導(dǎo) 桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的 5桿機(jī)構(gòu)。采用導(dǎo) 桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動角 r始終為90°, 且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸，可以保證機(jī)構(gòu)工作行程速 度較低并且均勻，而空回行程速度較高， 滿足急 回特性要求。適當(dāng)確定刨頭的導(dǎo)路位置，可以使 壓力角盡量小。五機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析選擇第六組數(shù)據(jù)求得機(jī)構(gòu)尺寸如下0 =180° （k-1/k+1）=26.15°1o2a= lo4O2Sin（ 0 /2）=90.5034mm |O4B=0.5H/sin0 /2） =552.4652mmIbc=0.32 lO4B=17

7、6.7889mml O4S4 = 0.5Io4b =276.326mm并畫曲柄在5位置時的機(jī)構(gòu)簡圖 如左圖所示由圖量得此位置的位移S=150mm , Lo4A=486.5488mm。設(shè) 力、加速度、速度的方向向右為正。曲柄位置“ 5 ”速度分析，加速度 分析（列矢量方程，畫速度圖，加速 度圖）1速度分析取曲柄位置“ 5”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件 2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故u3=32，其大小等于CO2 |O2A，方向垂直于 O2 a線，指向與32 一致。血=2 n n60 rad/s=5rad/sua3= u2=血 lo2A0.453m/s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

8、= LA3+U4A3大小 ？ V?方向丄O4A丄O2A/ O4B1-2取速度極點(diǎn)P,速度比例尺 g=0.01(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖圖1 2則由圖 1-2 知：U3= Ipsm 3=0.493 m/sU4A3= la2a4 - (Jv =0.0108 m/s(j4= UA4A3/ lO4A=O.9O15rad/sMB5=|O4B =0.4981m/s取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得U5 = U5 +UB5C5大小 V?方向丄O4B/ XX 丄BC作速度多邊行如圖1-2，則由圖1-2知U5= lpc Jv=0.4965m/suC5B5= l bc j =0.0161m/swc

9、b= uc5B5/ lBC=0.1475rad/s2.加速度分析取曲柄位置“ 5”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件 2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動副相連， 其大小等于 322 l O2A方向由A指向。2。aA4A3= 2 34 UA4 A3 = 0.19582m/saA3 = 3 lO2A2.2626m/s?取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對象，列加速度矢量方程得：_ nt nKraA4 = aA4 + aA4 = aA3 + aA4A3 +aA4A3大?。?？342 l O4A ?V2 34 UA4 A3 ?方向：？BA丄 O4B /AO 2 丄O4B/ O4B取加速度極點(diǎn)為n，加速度比例尺 3=0.1 ( m/s2)

10、 /mm,作加速度多邊形如圖1-3所示.則由圖1-3知T2aA4 = l na4pa=0.396m/s導(dǎo)桿4的角加速度：°a = a A4 / Io4b =1.5179rad/saBn =342 Io4b =0.4499m/s2 a B5= a Io4b =0.8386m/s2 ac5B5° = 3BC 2 lBc=3.8463mm/s2取5構(gòu)件為研究對象，列加速度矢量方程，得nt ntac5= ac5B5 + a C5B5 + aB5 + a B5大小 ? V?22方向 / XX CB丄 BC /AB丄 AB六機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析已知G6=800N，又ac=ac5=0.870

11、4m/s2,那么我們可以計(jì)算 Fs6= G6/g :ac =800/10 0.8704=69.632N又 2F = P+G6+FS6+ F45+ Fn=0正交分解得：F45sin3° +Fs6- P=0FN+F45si n3° G6=0代入數(shù)據(jù)解得：F45=8942.626NFn=331.979N對導(dǎo)桿4受力分析如圖1-5所示，加上慣性力，和慣性力矩，用靜力平衡分析法解。n 2tFS4 = g>4 l04S4G4/g =17.96N= a IO4S4 G4/g =33.54N Mi= a JS4=1.82N m由靜力平衡條件對 O 點(diǎn)取矩有：刀 Mo4 = 0 G4

12、IO4S4COS87 ° +F23 lO4A-F S4-Mi-F54COS6 ° l°4SB=0 代入數(shù)據(jù)解得：F23=101 02.56NnT正交分解：刀 Fy=0 Fyo 4- F© cos87 ° +FS4 sin87 ° -G4-F 23cos87 ° -F 54cos87 ° =0nT刀 Fx=0 Fxo 4+ FS4 sin87 ° + Fs4 cos87 ° +F23sin87 ° -F54sin87 ° =0解得：Fyo4= 1232.29NFxo4=1136

13、.33N對曲柄受力分析如圖 1 6所示F32和F。2大小相等方向相反即Fo2= F23=101 02.56 N,因曲柄平 M = F2 lO2A=- 888.18 N- m 平衡力矩 Mr二-M=888.18 N- m（順時針為正）七數(shù)據(jù)總匯并繪圖統(tǒng)計(jì)12人的數(shù)據(jù)得到如下表位置123456789101112v c(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(N m)04307328138887909.42.6