牛頭刨床機構設計

1、-. z.機械原理設計說明書設計題目： 牛頭刨床機構設計學 生： 汪在福 班 級 ： 鐵車二班學 號 ： 20116473 指導教師： 何 俊機械原理設計說明書設計題目： 牛頭刨床機構設計學生* 汪在福 班 級 鐵車二班 學 號 20116473 一、設計題目簡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)行構件刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復直線移動，且切削時刨刀的移動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給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應具有不同進給量的橫向

2、進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應不同高度的工件加二、 設計數(shù)據(jù)與要求電動機軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃D點與鉸鏈點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轉速偏差為5。要求導桿機構的最大壓力角應為最小值；凸輪機構的最大壓力角應在許用值之內(nèi)，擺動從動件9的升、回程運動規(guī)律均為等加速等減速運動。執(zhí)行構件的傳動效率按0.95計算，系統(tǒng)有過載保護。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計題號導桿機構運動分析導桿機構動態(tài)靜力分析凸輪機構設計轉速機架工作行程行程速比系數(shù)連桿與導桿之比工作阻力導桿質量滑塊質量導桿轉動慣量從動件最大擺角從動桿桿長許用壓力角推程運動角遠

3、休止角回程運動角C504304001.40.36380022801.21513042651065三、 設計任務1、根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定23個其他形式的執(zhí)行機構連桿機構，并對這些機構進展分析比照。2、根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機構的運動尺寸。并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。3、用軟件VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可對執(zhí)行機構進展運動仿真，并畫出輸出機構的位移、速度、和加速度線圖。4、導桿機構的動態(tài)靜力分析。通過參數(shù)化的建模，細化機構仿真模型，并給系統(tǒng)加力，寫出外加力的參數(shù)化函數(shù)語句，打印外加力的曲線，并求出最大平衡力矩和功率。5、凸輪機構設計。根據(jù)所給定的參數(shù)，確定

4、凸輪的根本尺寸基圓半徑ro、機架lO2O9和滾子半徑rr，并將運算結果寫在說明書中。將凸輪機構放在直角坐標系下，在軟件中建模，畫出凸輪機構的實際廓線，打印出從動件運動規(guī)律和凸輪機構仿真模型。6、編寫設計說明書一份。應包括設計任務、設計參數(shù)、設計計算過程等。四.設計過程一方案選擇與確定方案一：如圖1采用雙曲柄六桿機構ABCD，曲柄AB和CD不等長。方案特點：主動曲柄AB等速轉動時，從動曲柄DC做變速運動，并有急回特性。在雙曲柄機構ABCD上串聯(lián)偏置式曲柄滑塊機構DCE，并在滑塊上固結刨頭，兩個連桿機構串聯(lián)，使急回作用更加顯著。同時回程有較大的加速度，提高了刨床的效率。圖一方案二：方案為偏置曲柄滑

5、塊機構。如圖二圖二方案特點：構造簡單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點。一是由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構所需活動空間較大；二是機構隨著行程速比系數(shù)K的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方案三：由曲柄搖桿機構與搖桿滑塊機構串聯(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良，但在曲柄搖桿機構ABCD中，隨著行程速比系數(shù)K的增大，機構的最大壓力角仍然較大，而且整個機構系統(tǒng)所占空間比方案二更大。如圖三圖三方案四：由擺動導桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)而成。該方案克制了方案三的缺點，傳力特性好，機構系統(tǒng)所占空間小，執(zhí)行件的速度在工作行程中變化也較緩慢。如圖四圖四方案

6、確定：綜上，方案四較為合理二傳動機構尺寸確實定 令點為基點用以確定尺寸，滑塊6導程回路距基點距離；擺動導桿運動所繞圓心距基點距離；導桿的長度；導桿的長度；連桿長度。由題目尺寸及相互關系：機架 ； 工作行程H=400mm；連桿與導桿之比 ； 行程速比系數(shù)。.根據(jù)所給數(shù)據(jù)確定機構尺寸極位夾角：導桿長度mm連桿長度：=0.36=278mm曲柄長度:mm為了使機構在運動過程中具有良好的傳動力特性；即要求設計時使得機構的最大壓力角具有最小，,應此分析得出:只有將構件5即B點移到兩極限位置連線的中垂線上,才能保證機構運動過程的最大壓力角具有最小值。分析如下：解：當導桿擺到左邊最大位置時，最大壓力角為，刨頭

7、可能的最大壓力角位置是導桿B和，設壓力角為 ， 見下列圖五。根據(jù)幾何關系=。由于與，呈背離關系，即增加則，減小且。則要使機構整體壓力最小，只要有=，當刨頭處于導桿擺弧平均置處 =，則 所以圖五 圖六三機構運動簡圖的繪制選取一長度比例尺，機構運動簡圖的繪圖如圖六所示通過上面的計算，確定數(shù)據(jù)匯總如下：極位夾角：30度連桿：278mm導桿：778mm曲柄：111mm高度：760mm四靜力分析1對曲柄,由平衡條件有：=0, +=0； =0, +=0； =0；lsin2-lcos2-T=02對導桿，又平衡條件有：=0, F+F-Fsin=0 ； =0, F+F+ Fcos-mg=0；=0, - Flsi

8、n+ Flcos-1/2 mg lcos+ Fs=0 3對滑塊, 由平衡條件有 =0, Fsin-F=0=0, - Fcos-F=04)對連桿，由平衡條件有=0, -F-F=0；=0, F-F=0；=0， Flcos+ Flsin=0綜上所述聯(lián)立方程求得F=- FF=- FtanF=- FtanF=Flsin- Ftanlcos+1/2 mg lcos/ sF=- F+Flsin- Ftanlcos+1/2 mg lcossin/ sF= mg- Ftan-Flsin- Ftanlcos+1/2 mg lcoscos/ sF=-Flsin- Ftanlcos+1/2 mg lcossin/ s

9、F=Flsin- Ftan lcos+1/2 mg lcoscos/ s= F= FT=Flsin- Ftanlcos+1/2 mg lcoslcos(-)/ s五凸輪設計1. 凸輪機構的設計要求概述： 1擺桿9作等加速等減速運動，要求確定凸輪機構的根本尺寸，選取滾子半徑，有題目可以知道該凸輪機構的從動件運動規(guī)律為等加速等減速運動。各數(shù)據(jù)如表：符號ma*lO9DlO9O2ro rrs單位mm。數(shù)據(jù)15. 130 150611565 106542 2由以上給定的各參數(shù)值及運動規(guī)律可得其運動方程如下表： 推程02o /2 回程o+so+s+o/2=24*/(25*)=/12-24-17/362/2

10、5=96/25=-96-17/362/25=192/25=-192/25推程o /2o回程o+s+o/2o+s+o=/12-245/12-2/25=248/9-2/25=965/12-2/12=-968/9-2/25=-192/25=192/253依據(jù)上述運動方程繪制角位移、角速度、及角加速度的曲線： 1、角位移曲線：、取凸輪轉角比例尺/mm和螺桿擺角的比例尺=0.5/mm在軸上截取線段代表，過3點做橫軸的垂線，并在該垂線上截取33代表(先做前半局部拋物線).做03的等分點1、2兩點，分別過這兩點做軸的平行線。 、將左方矩形邊等分成一樣的分數(shù),得到點1和2 。、將坐標原點分別與點1,2,3相連,得線段O1,O2和03,分別超過1,2,3點且平行與軸的直線交與1,2和3.、將點0,1,2,3連成光滑的曲線,即為等加速運動的位移曲線的局部,后半段等減速運動的位移曲線的畫法與之相似. (2)角速度曲線:、選凸輪轉角比例尺=1.25/mm和角速度比例尺=0.0837(rad/s)/mm,在軸上截取線段代表。由角速度方程可得=o/2, = ma* ,求得v換算到圖示長度,3點處=0/2,故ma*位于過3點且平行與軸的直線.由于運動為等加速、等減速,故連接03即為此段的角速度圖,下一端為等減速連