機(jī)械原理課程設(shè)計牛頭刨床_百度文庫

1、課程設(shè)計說明書 一、設(shè)計題目：牛頭刨床1. ）為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急回運(yùn)動，行程速比系數(shù)在1.4左右。2. ）為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質(zhì)量，在工作行程時，刨刀要速度平穩(wěn)，切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運(yùn)動。3. ）曲柄轉(zhuǎn)速在72r/min,刨刀的行程H在300mm左右為好，切削阻力約為8000N，其變化規(guī)律如圖所示。二、牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖4-1。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。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。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時要求速度較

2、低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量，刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，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。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約5H的空刀距離，見圖4-1，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運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減小電動機(jī)容量。 3.1機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切

3、削加工的機(jī)床。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。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。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時要求速度較低且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導(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與棘輪機(jī)構(gòu)帶動螺旋機(jī)構(gòu)，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。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，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

4、響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來減小株洲的速度波動，以減少切削質(zhì)量和電動機(jī)容量。3.2設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動靜態(tài)分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkgm27243011081000.36o4B0.5o4B1804022062080001001.2飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計無凸輪任務(wù)noz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jododo m12mo 1r/minkgm2mm。0.1614401519500.50.30.20.210030063.520四、設(shè)計內(nèi)容4.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2

5、，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作的圓弧高的平分線上。要求 做機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動線圖。以上內(nèi)容與后面的動靜力分析一起畫在1號圖紙上。曲柄位置圖的作法為取1和8為工作形成起點(diǎn)和終點(diǎn)對應(yīng)的曲柄位置，1和7為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對應(yīng)的位置，其余2，312等，是由位置1起順2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。步驟：1）設(shè)計導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 按已知條件確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的未知參數(shù)。其中滑塊6的導(dǎo)路x-x的位置可根據(jù)連桿5傳力給滑塊6的最有利條件來確定，即x-x應(yīng)位于B點(diǎn)所畫圓弧高的平分線上（見圖例1）。2）作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。的兩個曲柄位置(2和8作出機(jī)構(gòu)

6、的運(yùn)動簡圖，其中2位置用粗線畫出。曲柄位置的做法如圖42；取滑塊6在上極限時所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得十二個曲柄位置，顯然位置8 對應(yīng)于滑塊6處于下極限的位置。再作出開始切削和中止切削所對應(yīng)的1和8兩位置。共計14個機(jī)構(gòu)位置。3）作速度，加速度多邊形。選取速度比例尺=0.0168（）和加速度比例尺=0.0168（），用相對運(yùn)動圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形，并將起結(jié)果列入表。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的速度加速度圖作圖過程1.選取長度比例尺µ，作出機(jī)構(gòu)在位置2 的運(yùn)動簡圖。如一號圖紙所示，選取µ=l/OA（m/mm進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實(shí)際長度，

7、OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意µ的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機(jī)構(gòu)運(yùn)動完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2.求原動件上運(yùn)動副中心A的v和a v= l 0.603m/s式中vB點(diǎn)速度（m/s） 方向丄AOa= l=4.04m/s式中aA點(diǎn)加速度（m/s）,方向A O3.解待求點(diǎn)的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對運(yùn)動與牽連運(yùn)動和相對運(yùn)動關(guān)系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點(diǎn)的速度矢量方程 根據(jù)平面運(yùn)動的構(gòu)件兩點(diǎn)間速度的關(guān)系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件、上

8、瞬時重合點(diǎn)（，）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程：v+ v 方向：丄丄AO 大?。海?l？（）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點(diǎn)，取矢量pa代表v,則速度比例尺µ（m s/mm）µ=0.00773 ms/mm（）作速度多邊形，求出、根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v (m/s為v=µpa=0.603m/s= v/ l=0.74rad/s其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r針方向。=l=0.429 m/sB點(diǎn)速度為，方向與v同向.（）列出C點(diǎn)速度矢量方程，作圖求解V、VV= + V方向： 水平 丄B 丄BC大?。?？ l ？通過作圖，確定點(diǎn)速度為V =µbc=0.0

9、086m/sVµpc=0.421m/s式中V，方向丄BC式中V點(diǎn)速度，方向?yàn)閜c。解待求點(diǎn)的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度（）列出點(diǎn)加速度矢量方程式牽連速度為移動時絕對加速度牽連加速度相對加速度牽連運(yùn)動為轉(zhuǎn)動時，（由于牽連運(yùn)動與相對運(yùn)動相互影響）絕對加速度牽連加速度相對加速度哥氏加速度要求點(diǎn)加速度，得先求出點(diǎn)加速度，要求出B點(diǎn)的加速度，則需要求出A點(diǎn)的加速度，再根據(jù)A點(diǎn)的加速度作圖求出：a= a + a= a + a+ a方向： ？ 丄 丄大?。?？l？l ? 2v(2定出加速度比例尺在一號圖紙中取為加速度極點(diǎn)，去矢量a代表a，則加速度比例尺µ（ms/mm）µ=0.0

10、498 m/s/mm(3作加速度多邊形，求出a、a、a，根據(jù)矢量方程圖： 可求出：a=µa=2.739m/s a= a l/ l=4.02m/sa= l=1.07m/s(4列出C點(diǎn)加速度矢量方程，作圖求解a 、a、 aa = a + a + a方向： 水平 BC 丄BC 如圖大?。?？ V/l ? 已求出（如圖）由上式可得：a=4.05m/s將代表a的矢量ka4平移到機(jī)構(gòu)圖上的點(diǎn)A4，可知4的方向?yàn)槟鏁r針方向。2、8位置的速度分析表項(xiàng)目位置2vA2VCBvCVA4A3 VB4aA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向26.6980.6030.0870.4210.5250.

11、4291.36順時針4.040.7807132.6891.074.0586.6980.6030.00920.03090.59520.02710.058順時針4.040.06843.9840.001130.001956.2754. 2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。要求 求各運(yùn)動副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運(yùn)動分析的同一張圖紙上。步驟:1） 選取阻力比例尺= 50 ，根據(jù)給定的阻力Q和滑塊的沖程H繪制阻力線圖。2） 根據(jù)個構(gòu)件的重心的加速度即角加速度，確定各構(gòu)件的慣性

12、力和慣性力偶矩 ，并將其合為一力，求出該力至重心的距離。3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運(yùn)動副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。將所有位置的機(jī)構(gòu)阻力，各運(yùn)動副中的反作用力和平衡力矩的結(jié)果列入表中：動態(tài)靜力分析過程：在分析動態(tài)靜力的過程中可以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個部分。首先說明刨頭的力的分析過程：對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式：F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16 = 0方向： x軸 y軸 與a6反向 BC y軸大?。?9000 800 -m6a6 ? ?以作圖法求得:位置2 R45 = 9350 N R16 = 1125 N 力矩平衡方程式：M=0 P

13、*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0我們還可以得到：R45=R65對于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)可以列出平衡方程式：F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0方向: BC O4B a4 y軸 ?大?。?R54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式：M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0由此可以求得R34的大?。篟34= 13654.5 N 所以： 位置4 R32=13654.5 在搖桿上可以得到R34=-R322位置受力分析表項(xiàng)目位置Fi6Fi4Mi4lh4大小方向235044.3721.21 順時針0.3091單位NNmm項(xiàng)目

14、位置PN56=N65N54=N54N34=N23My大小方向2 90009350935013654.55270.06順時針單位NNm4.3. 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計已知 電動機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速n、n，皮帶輪直徑d、d，某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m。分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動。要求 計算齒輪z的齒數(shù)，選擇齒輪副z- z的變位系數(shù)，計算這對齒輪的各部分尺寸，用2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖。步驟:(1 首先根據(jù)已知的條件求出z的齒數(shù)。i= n/ n=z*z/z*z得出：z=39。對小齒輪實(shí)行正變位，對大齒輪實(shí)行負(fù)變位，且是等變位，經(jīng)計算并分析后取變位系數(shù)X=X=0.3再根據(jù)齒輪各部分尺寸相關(guān)計算公式得到齒輪的基本參數(shù)如下：d= m*Z=6*13 78mm d=m*Z=6*39=234mmr=r*=36.64mm r= r*=109.9mmh=(h+x m=(1