牛頭刨床課程設計12 4點位置說明書

1、機械原理課程設計說明書設計題目：牛頭刨床的設計機構位置編號：12,4方案號：1班 級：25041001姓 名：宋函卿學 號：132013年 1 月 11 日 目錄一、機構簡介 2 導桿機構的運動分析 2計算數(shù)據 2二、設計（計算）說明書5 1.導桿機構的設計 （1）畫機構的運動簡圖 6 （2）對位置12,4進行速度分析和加速度分析8 （3）對位置12點進行動態(tài)靜力分析122.凸輪機構的設計163.齒輪機構的設計21三、課程設計總結24四、參考文獻 251、 設計題目：牛頭刨床牛頭刨床主要用于單件小批生產中刨削中小型工件上的平面、成形面和溝槽。它的主要五大特點有：1、 牛頭刨床的工作臺能左右回轉

2、角度，工作臺具有橫向和升降的快速移動機構；用以刨削傾斜的平面，從而擴大了使用范圍。2、 刨床的進給系統(tǒng)采用凸輪機構，有10級進給量。改變走刀量，也非常方便。3、 牛頭刨床在走刀系統(tǒng)內裝有過載安全機構，當由于操作不慎或者受到外力影響與切削超載時，走刀自行打滑，無損機件保證機床的正常運行。4、 滑枕和床身導軌間以及具有速度的齒輪付和主要的滑動導軌面，均有油泵打出的潤滑油進行循潤滑。5、 牛頭刨床裝有離合器及制動停車機構，所以在變換速度，啟動機床及停車時，可不必切斷電源，制動停車機構能使滑枕當離合器脫開時之慣性沖程量不大于10毫米。 我的課設是方案一二、牛頭刨床機構簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工

3、的機床，如圖1。電動機經皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2 和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構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，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機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（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進給運動，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0.05H 的空刀距離，見圖1，

4、b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就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。圖一：牛頭刨床機構簡圖及阻力曲線圖3、 設計數(shù)據方案單位符號內容導桿機構的運動分析導桿機構動態(tài)靜力分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m2 一60380110540135270240502007007000801.1方案單位符號內容凸輪機構的設計齒輪機構的設計lo7Da&0&01&0do5do3m12mo31a mm mm 一151254075107510

5、030063.520四、設計內容 一、導桿機構的運動分析已知：曲柄每分鐘轉數(shù)n2，各構件尺寸及重心位置，且刨頭導路x-x 位于導桿端點B所作的圓弧高的平分線上。 要求：（1）做機構的運動簡圖 （2）并作機構上12,4兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖。 以上內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89為工作形成起點和終點對應的曲柄位置，19和79為切削起點和終點所對應的位置，其余2，312 等，是由位置1 起順vw2 方向將曲柄圓周作12 等分的位置。步驟：1） 設計導桿機構。按已知條件確定導桿機構的未知參數(shù)。其中滑塊6 的導路x-x 的位置可根據連桿5

6、 傳力給滑塊6 的最有利條件來確定，即x-x 應位于B 點所畫圓弧高的平分線上。2）作機構運動簡圖。選取比例尺在1號圖紙上畫出12,4兩個曲柄位置作出機構的運動簡圖，其中12位置用粗線畫出。取滑塊6 在上極限時所對應的曲柄位置為起始位置1，按轉向將曲柄圓周十二等分，得十二個曲柄位置。再作出開始切削和中止切削所對應的1和8兩位置。共計14 個機構位置。導桿機構的速度加速度圖作圖過程1. 選取長度比例尺 1:2，作出機構在位置12，4的運動簡圖。2.12號位置速度加速度分析：A點的速度分析圖取構件3和4的重合點（A2，A3，A4）進行速度分析。對構件2：VA2=2LO2A=（60X2）/60x0.

7、11=0.69 m/s對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，VA3=VA2=0.69 m/s對構件4：VA4=VA3+VA4A3大小： ？ ？方向：AO4 AO2 / AO4取速度極點P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。得：VA4= VA4/ LO4AVA4A3VB4 = X LO4BVB5 = VB4對構件4：VC5=VB5+VC5B5大小： ？ ?方向：/XX o4B CB取速度極點P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。得：VC5=0.6168 m/s位置12的加速度分析對構件2：aA2=w2 LO2A=6.28*6.2

8、8*0.11=4.338224 m/s對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，aA3= aA2=4.338 m/s對構件4：aA4= a A4n + a A4= aA3+ a A4A3k + a A4A3r大?。? 42lO4A ? ? 方向：? BA O4B AO2 O4B /O4B 取加速度極點p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm。a A4A3k= 24A4 A3=作加速度多邊形如下圖所示。對構件5：: aC5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向： xx BO4 BO4 CB CB取加速度極點p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm

9、。作加速度多邊形如下圖所示。得：=9.059m/s,=9.059m/s （ ）得出：VC = 0.6168 m/s得出：aC=9.059m/s2（ ）4號位置位置4的速度分析 取構件3和4的重合點（A2，A3，A4）進行速度分析。對構件2：VA2=2LO2A=（60X2）/60x0.11=0.69 m/s對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，VA3=VA2=0.69 m/s對構件4：VA4=VA3+VA4A3大?。?？ ？方向：AO4 AO2 / AO4取速度極點P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。得：VA4=0.0.67212m/s，= VA4/ LO4

10、A=0.67212/0.48633=1.382 rad/s（順時針）VA4A3=0.15607m/s（A指向o2）VB4 = X LO4B=1.382*0.54=0.74628 m/sVB5 = VB4=0.74628m/s對構件4：VC5=VB5+VC5B5大?。?？ ?方向：/XX o4B CB取速度極點P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。得：VC5=0.74845 m/s位置4的加速度分析對構件2：aA2=w2 LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，aA3= aA2=4.338 m/s對

11、構件4：aA4= a A4n + a A4= aA3+ a A4A3k + a A4A3r大?。? 42lO4A ? ? 方向：? BA O4B AO2 O4B /O4B 取加速度極點p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm。a A4A3k= 24A4 A3=2*1.382*0.15607=0.4314 m/s=1.382*1.382*0.48633=0.92889 m/s作加速度多邊形如上圖所示。得：= 0.5498m/s ， =1.1079m/s0.5498/0.48633=1.13051.1305*0.54=0.61407 m/s1.382*1.382*0.54=1.03136m/s

12、對構件5：: aC5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向： xx BO4 BO4 CB CB取加速度極點p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm。作加速度多邊形如上圖所示。得：=0.6176m/s,=0.6176m/s位置要求圖解法結果12vc（m/s）0.6168ac(m/s)9.059 4vc（m/s）0.74845ac(m/s) 0.6176 二、導桿機構的動態(tài)靜力分析已知：各構件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導桿4繞重心的轉動慣量及切削力的變化規(guī)律。要求：按表2所分配的第二行的一個位置，求各運動副中反作用力及曲柄上

13、所需的平衡力矩。以上內容作在運動分析的同一張圖紙上。首先按桿組分解實力體，用力多邊形法決定各運動副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩，將其分解為5-6桿組示力體，3-4桿組示力體和曲柄。取12號位置為研究對象： 5-6桿組示力體共受五個力，分別為G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力F16 均垂直于質心， R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運動分析求得，方向水平向左。選比例尺= (10N)/mm，矢量圖解法： 已知P=7000N，G6=700N，ac=ac5=9.059m/s2 FI6=- G6/ga

14、c =700/109.059 = 634N （向右） F= G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 BC 大小 700 ？ ？F45=640N（）FRI6= 695 N 分離3,4構件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖所示，對3-4桿組示力體分析已知： F54=-F45=640N（），G4=200N 對O4點取矩得： F23=775N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0方向： M4o4 大?。?？ ？ O4B 圖解得：Fx= 130N Fy= 365N對曲柄分析Fr12 =Fr32=775NM=85N三、凸輪機構設計 凸輪機構的設計要求概述： 已知

15、擺桿9作等加速等減速運動，要求確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，將凸輪實際輪廓 凸輪機構的設計要求概述畫在2號圖紙上。 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)據如表：符號maxlO9D s 【】單位 度mm 度 度數(shù)據15. 125 75 10 75 40 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（-17/36）2/25=96/25 =-96（-17/36）2/25=192/25=-192/25推程o /2o回程o+s+o/2o+s+o=/12-24（5/12-）2/25=24（8/9

16、-）2/25=96（5/12-）2/12=-96（8/9-）2/25=-192/25=192/253.依據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 =1.25/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(先做前半部分拋物線).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相同的分數(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

17、移曲線的部分,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, = max ,求得v換算到圖示長度,3點處=0/2,故max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,下一端為等減速連接36即為這段角速度曲線。其他段與上述畫法相同,只是與原運動相反。(3)角加速度曲線:選取與上述相同的凸輪轉角比例尺=1.25/mm和角加速度比例尺 =0.8038(rad/s)/mm在軸上截取線段代表。由角加速度方程求的角加速度.

18、因運動為等加速,等減速,故各段加速度值也相同,只是方向相反.13段為加速段為正值,軸上取做平行于13的直線段即為1、3段的加速度，其余各段與3做法相似。序號0123456789偏角01.8757.513.125151513.1257.51.8750作擺動從動件盤形凸輪輪廓設計：設計原理設計凸輪輪廓依據反轉法原理。即在整個機構加上公共角速度（）（為原凸輪旋轉角速度）后，將凸輪固定不動，而從動件連同機架將以（）繞凸輪軸心逆時針方向反轉，與此同時，從動件將按給定的運動規(guī)律繞其軸心相對機架擺動，則從動件的尖頂在復合運動中的軌跡就是要設計的凸輪輪廓。 設計凸輪輪廓： 、繪制凸輪的理論輪廓線既滾子軸心實際

19、輪廓 將 曲線圖（如圖（1）的推程運動角和回程運動角個分成4等份，按式求個等分點對應的角位移值：1=1*11，1=2*22，的數(shù)值見表（1）。 選取適當?shù)拈L度比例尺l定出O2和O9的位置（選取l=0.002m/mm）。以O2為圓心，以r0/l為半徑，作圓，再以以O2為圓心，以rb/l為半徑作基圓。以O9為圓心，以l Oo9D/l為半徑，作圓弧交基圓與DO（DO）。則O9DO便是從動件的起始位置，注意，要求從動件順時針擺動，故圖示位置DO位于中心線O2O9的左側。 以O2為圓心，以l Oo9 O2/l為半徑作圓，沿（-）即為逆時針方向自O2O9開始依次取推程運動角0=75，遠休止角s=10，回程

20、運動角 o=75和遠休止角s=200,并將推程和回程運動角各分成4等份,得O91 ,O92, O93O99各點。它們便是逆時針方向反轉時，從動體軸心的各個位置。 分別以O91 ,O92, O93O99為圓心，以l O9D/e為半徑畫圓弧，它們與基圓相交于D1 ，D2 ，D3D9，并作D1O91D1，D2O9rD分別等于擺桿角位移1，2，3。并使O91D1= O91 D1，O92D2= O92D2，則得D1，D2，D9（與D9重合）各點，這些點就是逆時針方向反轉時從動件擺桿端滾子軸心的軌跡點。 將點D1，D2，D9連成光滑曲線。連成的光滑曲線便是凸輪的理論輪廓，亦即為滾子軸心的輪廓軌跡。B、繪制

21、凸輪的實際輪廓： 在上述求得的理論輪廓線上，分別以該輪廓線上的點為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列滾子圓。 作該系列圓的內包絡線，即為凸輪的實際輪廓，如圖。C、校核輪廓的最小曲率半徑min：在設計滾子從動件凸輪的工作輪廓時，若滾子半徑rt 過大，則會導致工作輪廓變尖或交叉。在理論輪廓線上選擇曲率最大的一點E，以E為圓心作任意半徑的小圓，再以該圓與輪廓的兩個交點F和G為圓心，以同樣半徑作兩個小圓，三個小圓相交于H、I、J、K四點；連HI、JK得交點C，則C點和長度CE可近似地分別作為理論輪廓上的曲率中心和曲率半徑min。由圖可知，CErt，故該凸輪輪廓的最小曲率半徑min符合要求。三、齒輪機構的

22、設計：一 、設計要求： 計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。1、齒輪機構的運動示意圖2、已知各數(shù)據如表：符號n0Z1d0d0m1，2m0，1 單位r/minmmmmr/min度數(shù)據14402010030063.560 20二、計算過程：因為no/no=do/do 得no=480r/min(20)(80)分度圓直徑（mm）120480基圓直徑（mm）112.76451齒頂圓直徑（mm）132492齒根圓直徑（mm）105465分度圓齒厚（mm）9.429.42分度圓齒距（mm）18.8418.84中心距300 得 z2=80三、繪制嚙合圖 齒輪嚙合圖是將齒輪

23、各部分按一定比例尺畫出齒輪嚙合關系的一種圖形.它可以直觀的的表達一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù),并可借助圖形做必要的分析。(1) 漸開線的繪制: 漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制,如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下: 按齒輪幾何尺寸計算公式計算出各圓直徑: do” ，dob，d oa，d of，畫出各相應圓,因為要求是標準齒輪嚙合,故節(jié)圓與分度圓重合. 連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點為節(jié)點P,過節(jié)點P作基圓切線,與基圓相切與N1,則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段 將線段分成若干等份：、 根據漸開線特性，圓弧長不易測得，可按下式計算N10弧所對應弦長： 代入數(shù)據： 按此弦長在基圓上取0點。將基圓上的弧長N10分成同樣等份，的基圓上的對應分點1，2