機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)牛頭刨床的運(yùn)動分析與設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的運(yùn)動分析與設(shè)計(jì)目 錄1、前言 2、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3、牛頭刨床各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與評價(jià) 4、小結(jié)前言此次課程設(shè)計(jì)是針對牛頭刨床的運(yùn)動分析與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中涉及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)，以及它們各自的運(yùn)動分析。此課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成如下主要內(nèi)容：1、 為提高工件的表面加工質(zhì)量刨刀的使用壽命，刨削時(shí)刨刀應(yīng)為勻速或近似勻速的運(yùn)動；2、 為提高生產(chǎn)率，刨刀應(yīng)快速返回，以減少非工段時(shí)間，即要求有急回特性，其行程速比系數(shù)應(yīng)滿足給定的值（K1.4）；3、 刨刀行程H要達(dá)到所須的長度（約在300mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺作橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量應(yīng)相同；

2、4、 繪制該機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動簡圖以及各部分的運(yùn)動分析；5、 完成該機(jī)構(gòu)（牛頭刨床的運(yùn)動分析與設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)說明書。一、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、已知：曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速2。各構(gòu)件尺寸,刨頭移動導(dǎo)路的位置位于導(dǎo)桿端點(diǎn)所作圓弧高的平分線上。2、要求：作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，作機(jī)構(gòu)兩個位置的速度、加速度多邊形，并做出刨頭一個運(yùn)動循環(huán)的運(yùn)動線圖。3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析n264r/minl0204350mml02A90mml04B580mmlBC0.3l04Bmm（二）設(shè)計(jì)過程（1）作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖選尺寸比例尺l=0.02mm/mm，做出12和5兩個曲柄位置的機(jī)構(gòu)

3、運(yùn)動簡圖。（2）作速度分析根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由A點(diǎn)開始，并取重合點(diǎn)及進(jìn)行求解。已知點(diǎn)的速度 其方向垂直于指向與轉(zhuǎn)向一致。為了求，需先求得構(gòu)件4上任意一點(diǎn)的速度，因構(gòu)件3和構(gòu)件4組成移動副，故可由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間的速度關(guān)系來求解。由運(yùn)動合成原理可知，重合點(diǎn)有： 方向： 大?。?？ ？式中僅有兩個未知量。取速度比例尺v=0.02(m/s/mm)，并取點(diǎn)p作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如圖所示圖2所以 則 由運(yùn)動合成原理可知，滑塊6上C點(diǎn)的運(yùn)動可認(rèn)為是隨基點(diǎn)B作平動與繞基點(diǎn)B作相對轉(zhuǎn)動的合成。故有： 方向： 大?。?？ ？其中，式中僅有兩個未知量，并取速度點(diǎn)p作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如下圖所示，

4、于是得： （3）作加速度分析加速度分析的步驟與速度分析相同，也應(yīng)從點(diǎn)A開始且已知A點(diǎn)僅有法向加速度，即：，其方向沿AO2，并由A指向O2，點(diǎn)A4的加速度aA4由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間的加速度關(guān)系可知，有： 方向：AO4 大?。?P ？ P P ？式中，為A4點(diǎn)相對于A3的科氏加速度，其大小為： 方向?yàn)閷⑾鄬λ俣葀A3A4沿牽連構(gòu)件4的角速度的方向轉(zhuǎn)過之后的方向。而的大小為： 式中僅有兩個未知量，故可用作圖法求解，選取加速度比例尺a=0.1(m/s/mm)并取為加速度圖極點(diǎn)，作其加速度圖如圖所示。12點(diǎn)加速度多邊形 于是得： 滑塊6上C點(diǎn)的運(yùn)動可認(rèn)為是隨基點(diǎn)B作平動的與繞B作相對轉(zhuǎn)動的合成，故有： 方

5、向： 大?。?？ P P P ？式中，的大小和方向可用加速度投影定理求解。因構(gòu)件4上A、O4兩點(diǎn)的加速度已知，如圖3所示。當(dāng)做出后，由即可求得b點(diǎn)位置和aB大小， 取點(diǎn)為加速度圖極點(diǎn)，依次作其及加速度圖，如下圖所示，于是得： 按照上述步驟，繪制5點(diǎn)的速度、加速度多邊形圖，如下圖所示：5點(diǎn)的速度多邊形 方向： 大?。?？ ？所以 則 下圖 滑塊的速度多邊形 方向： 大?。?？ ？其中 5點(diǎn)的加速度多邊形 方向：AO4 大小： P ？ P P ？式中，為A4點(diǎn)相對于A3的科氏加速度，其大小為： 滑塊的加速度的多邊形 方向： 大小： ？ P P P ？ 綜上速度、加速度值表如下：大小方向大小方向12

6、6.690.602880.340.671.180逆時(shí)針4.040.4019.4616.32逆時(shí)針56.690.602880.610.81.39順時(shí)針4.040.8350.81.15順時(shí)針單位l/sm/sl/sm/s2rad/s（4）計(jì)算機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)，由機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖可得， 所以 圖6圖7 （5）如圖7所示左極限位置的傳動角最小，由圖得此處的壓力角為3，所以 圖8二、擺動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、已知：擺桿為等加速等減速運(yùn)動規(guī)律，其推程運(yùn)動角，遠(yuǎn)休止角s，回程運(yùn)動角，如圖8所示，擺桿長度lO9D，最大擺角max，許用壓力角（見下表）；凸輪與曲柄共軸。2、要

7、求：確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑T，畫出凸輪實(shí)際廓線。3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)max15lOqD125mm4075S1075r045mmlO2O9145mm（二）設(shè)計(jì)過程選取比例尺，作圖l=2mm/mm。1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以作基圓；2、再以O(shè)2為圓心，以為半徑作轉(zhuǎn)軸圓；3、在轉(zhuǎn)軸圓上O2右下方任取一點(diǎn)O9;4、以O(shè)9為圓心，以為半徑畫弧與基圓交于D點(diǎn)。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程、近休，這四個階段。再以對推程段等分、對回程段等分（對應(yīng)的角位移如下表所示），并用A進(jìn)行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸圓山的一系列

8、的點(diǎn)，這些點(diǎn)即為擺桿再反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的點(diǎn)，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點(diǎn)的位置，再用光滑曲線把各個點(diǎn)連接起來即可得到凸輪的外輪廓。5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用目測法估計(jì)凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為A點(diǎn)）；以A點(diǎn)位圓心，任選較小的半徑r作圓交于廓線上的B、C點(diǎn)；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點(diǎn)處，如下圖9所示；過D、E兩點(diǎn)作直線，再過F、G兩點(diǎn)作直線，兩直線交于O點(diǎn)，則O點(diǎn)近似為凸輪廓線上A點(diǎn)的曲率中心，曲率半徑；此

9、次設(shè)計(jì)中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑 。圖9（2）凸輪滾子半徑的選擇（rT）凸輪滾子半徑的確定從兩個方向考慮：幾何因素應(yīng)保證凸輪在各個點(diǎn)車的實(shí)際輪廓曲率半徑不小于 15mm。對于凸輪的凸曲線處，對于凸輪的凹輪廓線；這次設(shè)計(jì)的輪廓曲線上，最小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪上的凸曲線，則應(yīng)用公式：；力學(xué)因素滾子的尺寸還受到其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)限制，不能做的太小，通常取及。綜合兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rT=10mm。得到凸輪實(shí)際廓線，如圖所示。小結(jié) 通過對牛頭刨床的運(yùn)動分析與設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性和傳力特性,現(xiàn)對牛頭刨床作出如下評價(jià)： 1、行程大小，即主動件位于兩側(cè)極限為止時(shí)，刨刀行程H在所須的長度（約在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺做橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量相同；2、運(yùn)動特性，其行程速比系數(shù)為