機械原理課程設計牛頭刨床-牛逼版

1、.牛頭刨床0.機構簡介與設計數(shù)據(jù)0.1 牛頭刨床簡介牛頭刨床是一種用平面切削加工的機床，如下圖所示。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄 2 和固結在其上的凸輪 2-3-4-5-6 帶動刨頭 6 和刨刀 7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較底并且均勻，以減少電動機的容量和提高切削質量；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。為此刨床采用有急回作用的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪 8 通過四桿機構 1-9-10-11 與棘輪帶動螺旋機構，使工作臺連同切削的前后個有一段約 0.5H 在整個運動循環(huán)中受力變化是很大的，這就

2、影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減小電動機容量。裝訂線.牛頭刨床機構簡圖及其阻力曲線0.2設計數(shù)據(jù)運動分析數(shù)據(jù)mmllo4B方案60380 1105400.250.524050o4B導桿機構的動態(tài)靜力分析數(shù)據(jù)G4PKgm21.1方案200700700080凸輪機構設計數(shù)據(jù)方案,方案1512540751075飛輪轉動慣量確定數(shù)據(jù).r/min1440Kgm20.3 0.2方案0.051020400.50.2.1.導桿機構的運動分析nB已知 曲柄每分鐘的轉數(shù) ,各構件的尺寸及重心位置，且刨頭導路x-x位于導桿端點 所2作圓弧高的平分線上（見圖） .要求 做出機

3、構的運動簡圖，用解析法和圖解法求出方案中1+10和9位置的速度、加速度，并對結果進行誤差分析。5ll5o2l292l6441.1矢量方程圖解法用CAD按一定的比例繪制機構位置機構簡圖及相應的速度和加速度多邊形圖，并量出個對應量進行對矢量方程的所求得的結果分析誤差。矢量方程圖解法：.l l l l l l v v=v a=a a=其中 = , = , = , =B,2AO24BO45BCB4B5BB4B5（1） 速度未知量v=AO424 BC4（2）加速度未知量A4AB/AB2aB5 = B44ao4a = a +C B5+tBOBC4la4v l/2大?。?A4ao4C5B55.1.2矩陣法

4、s s建立直角坐標系，標出各桿矢量及方位角。其中共有四個未知量 ， ， , .建立兩個封454COAO OBCEO，由此可得閉矢量方程，為此需用兩個封閉圖形及2444l l s+ = ,l l l s+ = +624456C寫成投影方程為S l cos = cos4422S l l sin = + sin44622l l s 0cos + cos - =4455El l sin + sin =44556、s s5l、l l、l、 為已知量以上個式即可求得及 四個運動變量。其中E444526以上矢量方程式未知量代數(shù)式如下：l2l6l2=arctan( sin+ )/ cos 242ll l l

5、l/ ) /22 2= -(1/264246l l4l5=arcsin(sin* - )/ 654S lElcos= cos +4455S4l/cos=cos224t將上面投影式子分別對 求導，得S+S（- ）=-lsinsincossin44444222S+S =-lcossin44444222S 其中， 、 、為未知量，且由題目已知條件 =n/30=60/30=2= 6.959rad/s442將余下的式子對t求導，得l l = 0- sin- sin444555l l =0cos+ cos444555.其中，為未知量。把其寫成矩陣形式，運用MATLAB運算。5v S 最后運動切削點C的速度

6、 、 、 、 均可以得到。c454把上面各式再對時間t二次求導，得到加速度列式：S S4S4 S44 a l42 cos - sin4- sin4- (cos+ sin)=- (cos sin2244444422a2)2S S4S4 S+4 a l422 sin + cos4+ sin4(-sin+ cos)=- (sin2+cos244444442a2)2-l （cos +sin a4l 5a）=ac）- （ cos +sin5224444555l 4sin +cos a l 5a） =0- （-）+ （- sin +cos5224444555并寫成矩陣形式，即得以下速度和加速度方程式： c

7、os s sin0000 sinls 44422sin s coscos l44422 4 0 sin sin 0 ll52 44550l cos4l cos 0 0 355c s 000s 4444 s 0 444 = 0 4ll 4455l l 0 0a5 4355c cos sinssin cos0000sls 22244444444 sinl cosscos sins222 433444440 5200l cosl cos 04445550 vl sinl sin 0 C444555結果(m/s)解析法圖解法誤差相對誤差.0.4750.9770.0000772128vC-90.0000

8、3.7916725819 0.0000687045相對誤差0.00008264270.00013505903.8118.1770.9250.527aC-92.導桿機構的動態(tài)靜力分析G已知 各構件的重量 (曲柄 2、滑塊 3 和連桿 5 的重量都可忽略不計)，導桿 4 繞重心的轉動JP慣量 s4 及切削力 的變化規(guī)律(圖 1)，及在導桿機構設計和運動分析中得出的機構尺寸，速度和加速度。要求 虛位移驗證所得結果。圖解法：.2.1桿組5-6RRl16FI6xPCGyP（未知）65-6組示力體G P F G6l R CI6已知 ， ， =（ /g）m， 為 對 的力臂，CI661616MC=0l16G

9、 P Rl Fx + y- - y =06 s6P16 16I6 S656結果7236.7881 NR的大小45.910.1964 N0.786987m16l162.2桿組3-4R45R R a l，桿5是二力桿，所以 = ，桿4的角加速度 = / , 慣性力偶矩由以上求得M t54454A4A4O4FI4aB4(= ) 偏離質心 的距離為 /I4FI4S4h=M F, 慣性力 =(G/g) /2,總慣性力I4S444I4I4S4h G O4h OI4h R O（其對 為 對 的力臂， 為I4對 的力臂， 為 對 的力44454544h R23O臂， 為 對 的力臂，234R54R23F hG

10、4hh44RGh h Rh R h+ + - =0O 4=0R14G R R R+ + + + =04I454231434結果（N）8773.038R23.R142436.76022.3桿組1-202=0MRh M- =0b32 32b2R12Mb550.01Nm550.43Nm0.465ho2R2.4虛位移原理所有外力的功率和為0， + + + + =0，N N N N NPI6G4I4MN P v =| | |,PC.N F v=| | |cos180,I6I6CNG4G v=0.5| | |cos103.75252336,4BN F v=| | |cos171.89875340,I4I4

11、I4N M=,Mb2M把數(shù)據(jù)代入上式，得平衡力矩 =550.43N.m，b3.飛輪設計已知 機器運轉的速度不均勻系數(shù) 為常數(shù)。MbMedJ要求 ：求方案飛輪轉動慣量 。F3.1 等效阻力矩M P v cos180 + v G cos ，| | | | 0.5 | |公式oercB4, 其中在 = 。/，4444P在 8，8，9，10，11，12，1 位置 =0。15 個位置的等效阻力矩：.475.1782104.8218103.028598.678193.003386.925381.260476.932375.178577.5763123456789-446.64-713.98-835.39-

12、833.82-724.00-493.520.631-2.885.10111285.031195.0822102.4821-2.7371.6732.846n=60r/minO2n=1440r/mino方案:則傳動比為：i=n /n=1440/60=24,oO2=(1500/24)*2*3.14/60=6.541666666rad/s20=2*pi=6.959 rad/s0m max m min m3.2等效驅動力矩裝2(ed-er) =00訂線M =8.0024Nm/mmM =(/90rad)/mm7 8 912010maxmin用近似面積計算：.等效阻力矩線圍成面積=7055.69001mm,

13、2M可求得等效驅動力矩：2 ed=7055.69001*8.0024*/90，ed=39.18652*8.0024=313.67Nm，3.3求最大盈虧功 = -M 最大盈虧功 ed er =斜線以上部分的總面積，=0.2mmmax用CAD量得斜線以上部分的總面積=3879.mm，根據(jù)比例尺，有2 =max3879.*4*/90=1083.1（J）3.4原機構的等效轉動慣量J=J+J n)+J (n n)+J (n n)2/2”2eo2o112oo2oo2又n/n=60/1440,n/n=d/d=300/100,n/n =z/z=10/20,OO2OOOOOO11OJe將以上各值帶入(4-4)中

14、：=133.3 kgm23.5求飛輪的轉動慣量JFJ=FW 900/n -J22maxe=1083.1*900/60/0.05-133.322=415.56kg*m23.6結果MedJFJ133.3 kgm24.8556 kgm2e.4.凸輪機構設計4.1推桿運動規(guī)律已知 擺桿9為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角 ，遠休止角 ,回程運動角 ,擺桿,s,lo9D長度 ，最大擺角 ，許用壓力角 凸輪與曲柄共軸。max要求 確定方案凸輪的基本尺寸，選定滾子的半徑，畫出凸輪的實際廓線。步驟： 1）根據(jù)從動件的運動規(guī)律，按照下列公式計算推程和回程的各個角位移。 /等加速推程：22omax= / d =

15、w /，2omax2 / 0 /2)=“2omaxo /等減速推程：22maxmaxoo= / d =w /,2omaxo2 =- /2 )“2maxoooo把推程角6等分，并列出對應的擺角：表0.833333 3.33333 7.5000 11.6666 14.16633 15.00000.837758 1.67551 2.51327 1.67551 0.837758 0dtd / 0 /等加速回程：2，2omaxmax =,d /dt =-4 maxw /，22o.-wsin4 -Ssin-Swcos00000Swwv-LwcosLwsin0+wwcos4 Scos-Swsin200-Lw

16、cos4-Lwcos54 45 5-Lwsin-Lwsin004 45 5 /=-( 0 /2)“2maxoo 等減速回程：/，o2， 2omax= / /=wd ,，2o2maxo = ( /2 )“20maxooo裝訂線.234566122.57.5000-2.513214.1666-0.837711.6666-1.6755 dt/0-1.67551 -0.83775 04.2 凸輪基本尺寸設計. S 4w 440444w w 4 404 4-wsin -Sin4-Swcos00004444 44w Scos-Sw4sin44444 400-Lwcos4-Lwcos 04 45 55-Lw

17、sin4-Lwsin 04 45 55.-wsin4 -Ssin-Swcos0000Swwv-LwcosLwsin0-Lwcos+wwcos4 Scos-Swsin0-Lwcos2044550-Lwsin-Lwsin004455用Auto CAD2004作圖確定基圓的半徑和中心距。 ma按預定擺角分割 ma分別向左或右截取各線段，線段所代表的實際長度就等于lo o d/d ，截取方向根據(jù)D點速29度方向順著凸輪轉向轉過90o線的夾角成為 （許用壓力角）的直線，即一系列直線確定凸輪中心的安全區(qū)域，然后在安全中心確定凸輪中心，分別取相應的凸輪基圓半徑和中心距。最小基圓半徑的確定（l=0.002m/mm96411312O2D139141OD24.3凸輪輪廓設計用Auto CAD2004進行繪制凸輪廓線：OD2作凸輪理論廓線和工作廓線：在上圖選最小基圓半徑作基圓，然后機架以中心距ao 2轉角，以擺桿長為半徑以o 圓心作圓交于基圓的一點，連接交點與o 99.對應的擺角為圓心角作弧，即弧線的端點為理論廓線的一點。對每一反轉角及其對應擺角重復上述操作。連接各弧線端點得凸輪理