機械原理設計說明書牛頭刨床機構分析

1、 課 程 設 計 說 明 書課程名稱 機械原理課程設計 指導老師班 級學 號姓 名 課 程 設 計 任 務 書 設計題目： 牛頭刨床機構分析 設計條件及要求：1原始參數：題 號導桿機構運動分析導桿機構動態(tài)靜力分析計算位置轉速n2(r/min)機架lo2o4(mm)工作行程h(mm)行程速比系數k連桿與導桿之比lbc / lo4b工作阻力fmax(n)導桿質量m4 (kg)滑塊6質量m6 (kg)導桿4質心轉動慣量 js4 (kg m2)2493503001.40.3460020701.1302設計要求：(1) 根據給定的工作原理和設計數據確定機構的運動尺寸，按照指定位置畫出機構運動簡圖。要求用

2、圖解法設計，并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。(2) 導桿機構的運動分析。用圖解法求出指定位置處刨頭6的位移、速度、加速度及導桿4的角速度和角加速度，計算過程詳細寫在說明書中。(3) 導桿機構的動態(tài)靜力分析。用圖解法求出自己作業(yè)要求位置處的平衡力矩和功率。(4) 編寫設計說明書一份。應包括設計任務、設計參數、設計計算過程等。設計時間：自2011年6月20日至2011年6月25日設計指導教師（簽字）： 教研室主任 （簽字）： 年 月 日課 程 設 計 成 績 評 定 書專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級： 09機41 姓名：艾路 1設計題目：牛頭刨床機構分析2指導教師評語及成績成績： 指導教師

3、（簽字） 年 月 日3設計指導小組復評意見： 組長（簽名） 年 月 日4教學院長審核意見： 教學院長（簽名） 年 月 日目 錄一、概述11.1課程設計目的11.2工作原理21.3設計要求31.4設計數據41.5設計要求4二、機構尺寸大小設計62.1機構的自由度62.2確定機構的極位夾角62.3計算出連桿、導桿、曲柄的長度大小62.4設計滑塊6的軌跡高度72.6設計結果7三、導桿機構的運動分析83.1速度分析83.2加速度分析103.3桿組拆分、受力分析121.動態(tài)靜力分析132.取構件3、4基本桿組為示力體143.取桿件2為示力體16四、心得與體會17一、概述1.1課程設計目的機械原理課程設計

4、是高等工業(yè)學校機械類學生第一次全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要教學環(huán)節(jié)。起目的在于進一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生的獨立解決有關課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個比較完整的概念，具備計算，和使用科技資料的能力。1.2工作原理牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床。圖1為其參考示意圖。電動機經過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機構（導桿機構和凸輪機構）完成刨刀的往復運動和間歇移動。刨床工作時，刨頭6由曲柄2帶動右行，刨刀進行切削，稱為工作行程。在切削行程h中，前后各有一段0.05h

5、的空刀距離，工作阻力f為常數；刨刀左行時，即為空回行程，此行程無工作阻力。在刨刀空回行程時，凸輪8通過四桿機構帶動棘輪機構，棘輪機構帶動螺旋機構使工作臺連同工件在垂直紙面方向上做一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。（a）機械系統示意圖 （b） 刨頭阻力曲線圖（c） 執(zhí)行機構運動簡圖 圖1 牛頭刨床1.3設計要求電動機軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃e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。執(zhí)行構件的傳動效率按0.95計算，系統有過載保護。按小批量生產規(guī)模設計。1.4設計數據題 號2導桿機構運動分析轉速n

6、2(r/min)49機架lo2o4 (mm)350工作行程h(mm)300行程速比系數k1.40連桿與導桿之比lbc / lo4b0.30導桿機構動態(tài)靜力分析工作阻力fmax(n)4600導桿質量m4 (kg)20滑塊6質量m6 (kg)70導桿4質心轉動慣量 js4 (kg m2)1.11.5設計要求作原理和設計數據確定機構的運動尺寸，按照指定位置畫出機構運動簡圖（a2）。要求用圖解法設計，并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。2、導桿機構的運動分析（a3）。用圖解法求出指定位置處刨頭6的位移、速度、加速度及導桿4的角速度和角加速度，計算過程詳細寫在說明書中。3、導桿機構的動態(tài)靜力分析（a3）

7、。用圖解法求出自己作業(yè)要求位置的平衡力矩和功率，計算過程詳細寫在說明書中。4、編寫設計說明書一份。包括設計任務、設計參數、設計計算過程等。二、機構尺寸大小設計2.1機構的自由度曲柄為機構原動件。2.2確定機構的極位夾角已知形成速比系數k=1.4，則為：2.3計算出連桿、導桿、曲柄的長度大小已知工作行程、機架、連桿與導桿之比2.4設計滑塊6的軌跡高度設計滑塊6的軌跡，為使連桿5在整個運動過程中的最大壓力角最小，即平均壓力最小。取導桿4在極限位置的連線與對稱軸的交點e，導桿4與對稱軸重合是最高點f，則ef連線的中垂線就是最理想的軌跡（滑塊6）。由題意易得，最大壓力角可能出現在左、右極限和b運動到最

8、高點位置，設在左右極限的壓力角為,取導桿4在極限位置的連線與對稱軸的交點e,是在軌跡下方的最大壓力角，b運動到最高點位置時的壓力角為,是在軌跡上方的最大壓力角。則ef連線的中垂線就是最理想的軌跡（滑塊6），推導計算公式為。bc sin +bc sin=ef即當兩壓力角相等時最大壓力角最小。2.5.滑塊c的位移 由圖上可量得s=24mm2.6設計結果本人的要求角度是30。即以左極限為基準順時針旋轉30，為曲柄的位置，根據長度大小關系依次確定的位置。以b點為圓心，bc的長度為圓心畫圓，交ef的中垂線有兩點，根據原始圖像，應取左邊的點，記為c點。三、導桿機構的運動分析3.1速度分析由運動已知的曲柄a

9、點開始，列兩構建重合點間速度矢量方程，求構件4上a點的速度，因為2=2n2/60 rad/s=5.13rad/s故對a點進行速度分析可得： a4= a3+ a4a3大小 ? 0.63 ?方向 o4a o2a o4b取極點p，按比例尺v=0.002(m/s)/mm ,作速度多邊形如下圖并求構件4的角速度和構件4上b點速度以及構件4與構件3上重合點的相對速度。由此可知各點的速度0.21m/s (順時針)0.31m/s對構件5上b、c點，列同一構件兩點間的速度矢量方程： 大?。?？ 0.43 ？ 方向：xx bc則有速度圖像可知：同理可知：0.05m/s0.05/0.30rad/s=0.29rad/

10、s圖（1）3.2加速度分析由于曲柄作勻速運動，故可知曲柄上a點的加速度的大小和方向，且構件2和3上的a點共速，由已知條件分析可得：=2.4m/s；a4a3k=23a4a3=20.540.40=0.432aa4n=42lo4a=0.5420.003129=0.110.2920.174=0.015對a點由加速度關系式可知： 大?。?？ ？ ？方向： ？ 取極點 ,按比例尺=0.02/mm加速度圖，如圖，用影像法求的構件4上b點和質心s4點加速度和，用構件4上a點的切向加速度，求構件4的角加速度。由圖分析可得如下圖所示的加速度圖解，可知：0.0285=1.72.5=0.5=1.25=3.2（順時針）

11、對c點進行分析： 大小 ? ?方向 xx cb bc由圖解法可知：2.50.36/0.174=2.0圖（2）3.3桿組拆分、受力分析依據計算結果，計算構件4的慣性力、構件4的慣性力矩、構件4的慣性力平移距離、構件6的慣性力矩。=25n=3.21.1=3.52n=/=140mm=294n1.動態(tài)靜力分析取構件5、6基本桿組為示力體（如圖（3）所示）其中構件5為二力桿，首先列力平衡方程： 大小 ： ？ ？ 方向 ：xx xx xx xx bc按比例尺=50n/mm作力多邊形如圖（4），如圖所示求出運動反力和。=4850n =1950=950n 圖（3） 圖（4）2.取構件3、4基本桿組為示力體先取

12、構件4，已知構件4受慣性力和慣性力矩作用，將進行平移一段距離，將等效消除。先取構件4，對o4點列力矩平衡方程，求出反力： =7122n再對構件4列力平衡方程受力分析如圖（5），力多邊形如圖（6），按比例尺50n/mm求出機架對構件4的反力=2000n 大小 ？方向 /bc xx ? 圖（5）圖（6）3.取桿件2為示力體受力分析如圖（7） =2450n =712247.7/1000n.m=339.7n.m=9549pn p=n/9549kw=1.7kw額定功率為p=1.8kw圖（7）四、心得與體會通過這次課程設計我受益匪淺。首先，通過這一次的課程設計，我進一步鞏固和加深了所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)了自己獨立分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力。而且，這次課程設計過程中，通過和同學合作，培養(yǎng)合作意識，最終實現了預期的目的。其次通過這次課程設計，對牛