畢業(yè)論文-牛頭刨床

1、機械原理課程設計說明書設計題目：牛頭刨床學院、系：機械工程學院專業(yè)：教改實驗053學生姓名：彭光衛(wèi)班級：教改053 學 號0540560125指導教師姓名：劉揚 職稱 教授職稱最終評定成績設計日期：2007年07月09日1. 設計題目32. 牛頭刨床機構(gòu)簡介33機構(gòu)簡介與設計數(shù)據(jù)44. 設計內(nèi)容55. 體會心得156. 參考資料16附圖1:導桿機構(gòu)的運動分析與動態(tài)靜力分析附圖2：擺動從計動件凸輪機構(gòu)的設計附圖3：牛頭刨床飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定1設計題目:牛頭刨床1. ）為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急會運動，行程速比系數(shù)在1.4左右。2. ）為了提高創(chuàng)刀的使用壽命和工件的表而加工

2、質(zhì)量，在工作行程吋，刨刀要速度平穩(wěn)，切削階 段創(chuàng)刀應近似勻速運動。3. ）曲柄轉(zhuǎn)速在60r/min,刨刀的行程h在300mm左右為好，切削阻力約為7000n,其變化規(guī)律如 圖所示。2、牛頭刨床機構(gòu)簡介牛頭刨床是一種川于平面切削加工的機床，如圖4。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固 結(jié)在其上的凸輪8。創(chuàng)床工作時，由導桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動創(chuàng)頭6和創(chuàng)刀7作往復運動。創(chuàng)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(zhì)量，刨頭 左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此吋要求速度較髙，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的 導桿機構(gòu)。創(chuàng)刀每切削完一次，利用

3、空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與敕車侖帶動螺旋 機構(gòu)（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5h的空刀距離,見圖41, b）,而空冋行程屮則沒有切削 阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)小，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪 來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)雖和減小電動機容雖。a)b)0.05 77圖4-1牛頭刨床機構(gòu)簡圖及阻力曲線圖3、機構(gòu)簡介與設計數(shù)據(jù)3丄機構(gòu)簡介牛頭創(chuàng)床是一種用于平面切削加工的機床。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固 結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時

4、，由導桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行吋，刨刀進行切削，稱工作切削。此吋要求速度較低11均勻，以減少電動機容 量和提高切削質(zhì)量；創(chuàng)頭左行時，創(chuàng)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。為此刨床采川急回作用得導桿機構(gòu)。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(gòu)1-9-10-11與棘輪機構(gòu)帶動螺旋機構(gòu)，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，而空回 行程中則沒冇切削阻力。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(zhuǎn)，故需裝飛倫來減小株洲的速度波動，以減少切削質(zhì)量

5、和電動機容量。3.2設計數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)導桿機構(gòu)的運動分析導桿機構(gòu)的動靜態(tài)分析n2io2o4lo2alo4bibcio4s4xs6ys6g4g6pypjgr/minmmnmmkg. nriii724301108100.36 lo4b05 1o4b1804022062080001001.2飛輪轉(zhuǎn)動憤量的確定凸輪機構(gòu)的設計無 齒 輪 任 務83zlarzl”jo2joljo-xniax1°9dasr/minkg.m28mm8ill0614401519500.50.30.20.215130427510654、設計內(nèi)容4.1.導桿機構(gòu)的運動分析（見圖例1）已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，各構(gòu)件尺寸

6、及重心位置，h刨頭導路xx位于導桿端點b所作的圓弧高的平分線上。要求 做機構(gòu)的運動簡圖，并作機構(gòu)兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖。以上內(nèi) 容與后而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, 3.12等，是由位置1起順吧方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。步驟：1）設計導桿機構(gòu)。按已知條件確定導桿機構(gòu)的耒知參數(shù)。其中滑塊6的導路x-x的位置可根據(jù)連桿5傳力給滑塊6的最冇利條件來確定，即x-x應位于b點所應関呱高的平分線上（見圖例1 ）。2）作機構(gòu)運動簡圖。選取比例尺q按表4-2所分配的

7、兩個曲柄位置作岀機構(gòu)的運動簡圖，其中 一個位置用粗線畫出。曲柄位置的做法如圖4一2；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(zhuǎn)向?qū)⑶^周十二等分，得十二個曲柄位置，顯然位置8對應于滑塊6處于下極限的位置。再 作出開始切削和中止切削所對應的1，和&兩位置。共計14個機構(gòu)位置。ni / c3）作速度，加速度多邊形。選取速度比例尺=0.0168 （ ）和加速度比例尺/. =0.0168mmml（人用相対 運動圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形，并將起結(jié)果列入表。mm4）作滑塊的運動線圖。根據(jù)機構(gòu)的各個位置，找出滑塊6上c點的各對應位置，以位置1為起始>?點，量取

8、滑塊的相應位移，取位移比例尺“,=0.0109 （ ），作耳（t）線圖。為了能直接從機構(gòu)運 mm動簡圖上量取滑塊位移。然后根據(jù)（t）線圖用圖解微風法（弦線法）作出滑塊的速度冬（t）線圖, 并將結(jié)果與其相對運動圖解法的結(jié)果比佼。5）繪制滑塊的加速度線圖（見圖1）導桿機構(gòu)的運動分析1）選取長度比例尺x，作出機構(gòu)在位置4的運動簡圖。1%表示構(gòu)件的實際長度，oqa表示構(gòu)如一號圖紙所示，選取11/=!0,42 a進行作圖,件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意r的人小應選得適當，以保證對機構(gòu)運動完整、準確、清楚的表 達，另外應在圖而上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關分析圖形的位置。2.）求原動件上運動

9、副中心a的j '和va2 = w 1 1。丿 =0.829m/s式屮b點速度（m/s） 方向.l ao2a4=a,i2 lo24=6.247m/s2式中a aa點加速度（m/s2 ），方向a -*023.解待求點的速度及其相關構(gòu)件的角速度由原動件出發(fā)向遠離原動件方向依次収各構(gòu)件為分離體，利用絕對運動少牽連運動和和對運動關系欠 量方程式，作圖求解。（1）列出0b桿a點的速度矢量方程 根據(jù)平面運動的構(gòu)件兩點間速度的關系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件2、4上瞬吋重合點a （a2, a4）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程：=v忌+v心2方向：丄ao4丄ao2ao4大?。海? i 1 o

10、qa9（2）定出速度比例尺在圖紙中,取p為速度極點，取矢量pa代表*，則速度比例尺匚，（m-/mm)v av = =0.002 ms /mmpa（3）作速度多邊形，求出3 2、3 4根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd|部分，則v42 （m/s）為s =m i pa=0.829m/sj3 4 = vjlg=1.3rad/s其轉(zhuǎn)向為順吋針方向。v/=3口 =° 612 m/sb點速度為v ,方向與同向.（4 ）列出c點速度矢量方程，作圖求解vq、7 *vq= 、+ vc；a方向：水平丄b04丄bc人?。?？3丿心？通過作圖，確定c點速度為v?l2y43=|ivbc=0.2909m/svc

11、=|i v pc=1.2207m/s式中va/s c §點速度，方向丄bc式中vcc點速度，方向為p->co4解待求點的加速度及其相關構(gòu)件的角加速度（1）列出c點加速度矢屋方程式 牽連速度為移動時 絕對加速度=牽連加速度+相對加速度 牽連運動為轉(zhuǎn)動時，（山于牽連運動與和対運動相互影響）絕對加速度=牽連加速度+相對加速度+哥氏加速度 要求c點加速度，得先求出b點加速度，aa = a 4+ a 4= a 勺 + a 勺 + a哥方向：？ ab ± a b /a02-ao? ab ± a b人小：？jhg?0? 23八仏則加速度比例尺（m定出加速度比例尺在一-號圖

12、紙屮取p為加速度極點，去矢量pa，代表a j , s-2 /mm)|az = - =0.219 m/s2 /mm pa'(3)作加速度多邊形，求出al、aa a 根據(jù)矢量方程圖的pa'nka部分，則a=0.7949 m/s2a/a 5=p ka=6.247m/saa=|4 f/ pa=0.519 rad/s2 方向為 水平向右下12°ar« = ara h()4 /ao1 =3.279m/s2a?，5 = 4 2 i© =1.225 m/s?(4)列出c點加速度矢量方程,作圖求解a。、a"cb、 atcbn.r.n .rar = acb+

13、 a cs+ a b+a b方向:水平bc丄 bc ab丄 ab大?。海? cgbj a bc?° 4 2 bo4*'八1心/1人02由上式可得：arcb =0.0.15m/s2匚.=078m/s2確定構(gòu)件4的角加速度a4由理論力學可知，點a4的絕對加速度與其重合點a3的絕對加速度z間 的關系為a：4 + d：；4 = d；4“3 +。爲3 十方向：丄o4b 04b 04b 丄o4a /02k大?。海縧°2a ? 2tej4va4a3 gj o i °2a其屮al和皓是化4的法向和切向加速度。浦皿為科氏加速度。從任意極點o連續(xù)作矢量o；3和k'代表

14、aa3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再過點o作 矢量034”代表a：；4“3，然后過點k，作直線kw4平行于線段034“代表相對加速度的方向線，并過點如"作 直線az'a,垂直與線段kg，代表a；4的方向線，它們相交于a/,則矢量0時便代表a。構(gòu)件3的角加速度為a；/4/104a將代表 臨 的矢最k，al平移到機構(gòu)圖上的點a4，可知0c4的方向為逆時針方向。1©2va2va2a3v：vcbvcvti4tn&a3a，a4a3ana4aa4a，1cb人小方 向47.5360.8290.17180.8110.06491.22160.61213順時針6

15、.2470.5191.2263.2790.0150.1784.根據(jù)以上方法同樣町以求出位置九的速度和加速度1va23 va2a3v3vc«vcvb4gja akn a ma mn a cbac大 小方 向47. 536.08290. 17180.8110. 06491.22160.6121.3順時針6. 2470. 6251.2263. 2790.0150. 17897. 5360. 8291.2310. 66780. 33491.53790. 82706. 2380. 4252. 4323. 2794.2454.237單位1/sm/s1/sm/s24.2.導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知

16、各構(gòu)件的重量g （曲柄2、滑塊3 連桿5的重量都可忽略不計），導桿4繞重心的轉(zhuǎn)動慣量js4及切削力p的變化規(guī) 律。要求 求各運動副屮反作川力及l(fā)lh柄 上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運動分 析的同一張圖紙上。步驟1）選取阻力比例尺如=555.6n（），根據(jù)給定的阻力q和滑塊的沖 mm程h繪制阻力線圖。2）根據(jù)個構(gòu)件的重心的加速度即和角加速度，確定各構(gòu)件的慣性力鬥和慣性力偶矩mi ,并將其合為一力，求出該力至重心的距離。矩。3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運動副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力將所有位置的機構(gòu)阻力，各運動副中的反作用力和平衡力矩旳、.的結(jié)果列入表中: 動態(tài)靜力分析過程

17、：在分析動態(tài)靜力的過程中町以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個部分。首先說明創(chuàng)頭的力的分析過程：對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式：ef=0p +g6+ fi6 +r45+ r16=0方向：處軸y軸與/反向/bc丫軸大?。?000620一陰699以作圖法求得：位置4r1s = 7958. 3 n位置1'r.；5 =8550.648 n位置4r16 = 284. 7 n位置1,r>6= n力矩平衡方程式：w m=0p*yp+g6*hg+fi6*h6+ri6*hi6=0我們還可以得到:對于搖桿滑塊機構(gòu)可以列出平衡方程式:w f=0 r54+r34+fid +g4 +r14=0方向：bc丄o

18、4b缶丫軸9大小：r54?m.ia.i2209力矩平衡方程式:丘 m=0 r54*h54-r34*h34-mi4fi4*hi4-g4*h4=0由此可以求得r34的大小:r34= 795& 3 n位置 1'134=14366.93最麻可以利用力的平衡力程式做力的多邊形解出位置 4r：滬 12023. 66 n位置 1'r32= 244. 376n在搖桿上可以得到1?34=-r32項位目 置pi6pi4mi4lh4人小方向448.73430.871.508順時針03091單位nn.mmpn56=n65n54=n54n34=n23my人小方向4順時80007958.37951

19、257.11針8.312023.66單nnn.m位項 位置pi6pi4mi4lh4大小方向1，546.57110.8971236逆時針89.5單位nn.mmpn56=n65n54=n54n34=n23my大小方向80085514366.93244.376689.612逆時針00.648單位nnn.m4.3.飛輪設計(見圖3)已知及其運動的速度不均勻系數(shù),由動態(tài)靜力分析所得的平衡力矩my,具有定轉(zhuǎn)動比的各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量j,電動機、曲柄的轉(zhuǎn)速no > n2及某些齒輪的齒數(shù)。驅(qū)動力矩為常數(shù)。要求 用慣性立法確定安裝在軸02上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量jf。以上內(nèi)容做在2號圖紙上。步驟：1) 列表匯集同組同

20、學在動態(tài)靜力分析屮求得的個機構(gòu)位直的平衡力矩m、,，以力矩比例尺 u，”和角度比例尺卩。繪制一個運動循壞的動態(tài)等功阻力矩m：=m： (*)線圖。對m： (g)用圖解積分法求出在一個運動循環(huán)中的阻力功a： = a： (4)線圖。2) 繪制馭動力矩m“所作的驅(qū)動功a“ = a“ (<1>)線圖。因m“為常數(shù)，且一個運動循環(huán)屮 驅(qū)動功等于阻力功，故將一個循環(huán)中的a：=a： (1)線圖的始末兩點以直線相連，即為a “ =a“ (*) 線圖。3) 求最大動態(tài)剩余功a'o將a“ = a“ (<t>)與a： = a： (4>)兩線圖相減，即得一個運動 循環(huán)中的動態(tài)剩余功

21、線圖a =a* (4>)o該線圖的縱坐標最高點與最低點的距離，即表示最大動態(tài)剩 余功a'。4) 確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣由所得的a',按下式確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量jf=900 a'ynn, 6按照上述步驟得到飛倫的轉(zhuǎn)動慣量為j卜 =8.37.4.4.凸輪機構(gòu)設計（見圖2）已知 擺桿9為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角（d,遠休止介s，回程運動角,擺桿長度1o9d= bomm,最大擺角咒喚=158,許用壓力角a=208；凸輪與曲柄共軸。要求 確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出土輪世紀輪廓線。以上內(nèi)容做在2號圖紙上。步驟：1）根據(jù)從動件運動規(guī)律，按公式分別計算推程和回程

22、的（化）max,然后用兒何作圖法直d（p接繪出如（“）及e（ w）線圖。d（p2）求基圓半徑5及凸輪回轉(zhuǎn)屮心。2至從動件擺動中心oq的距離1 o2o4o按e （屮）線圖劃 分max角時，可將其所對的弧近視看成直線，然后根據(jù)三角形相似原理，用圖解法按預定比例分割屮 皿丫角所對應的弧，自從動件擺動屮心oq作輻射線與各分割點想連，則屮喚丫角便按預定比例分割。作圖時，如収口 |=1o4d*u 如，則可肓接根據(jù)叱（1）線圖上各縱坐標值，在點的相應 d（pd（p輻射線上由d點分別向左或右截取各線段，線段所代表的實際k度就等于等于1印"o截取方向 d（p可根據(jù)d點速度方向順著，輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過90

23、76;后所指的方向來確定。然后按許用壓力角a作出凸輪軸心 的安全區(qū)，求出凸輪的棊1員i半徑1*0和中心距l(xiāng)o2 o4o3）根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)向，擺桿長1（）円，角位移線圖（“）圖和以上求得的r（）, lo2o4,畫出凸輪理 論廓線，并找出其外凸輪曲線最小曲率半徑pmino然后，再選取滾子半徑.，畫出凸輪的實際廓線。設計過程：1）根據(jù)給定的r0=60mm和擺桿位置畫出從動件的初始位ik o9d0,再根據(jù)咒-3線圖畫出從動件的"系位自:o9d、ogd、o9d?、o9di、ogdg、o9di、o9ds、ogdt、ogd'、ogd'。、o9d，、o9d 12o9d13、o9di49

24、使得 zd（）oqd>=%i* zdooyds =%2 > zdooc/d、=咒3、zd（）c）9dl=x4 *zdoogdt =x5.、zdo09d6=%6、zdoovd =%7> zdooyd8 =968、zdo09d9=%9、zdooyd'io =%10>zdooqd'h =x11 > zdoogd'd =%12、zdo09d'13=x,3、zdooqd'm =%|4o2）從基圓上任一點co開始，沿（b）方向?qū)⒒鶊A分為與圖兀-3線圖橫軸對應的等份，得g、c2、 c3、c4、c5、c（）> c7、cg> c9

25、、co、c、c12、c13、c140過以上各點作徑向射線 oc、oc2> 0c3、oc4、oc5、oc6> oc7、ocs> oc9、oc0、och、oc】2、 oc13、oc1403）以o為中心及od，1為半徑畫圓弧,分別交oco和oc于e，1和e1，在圓弧上截取e1d1=e,1d,1得 點di。用同樣方法，在以od為半徑的圓弧上截取e2d2= esd得點d2,在od3為半徑的圓弧上 截取e3d3= 得點d3 ,在od4為半徑的圓弧上截取e4d4= ed4得點d4 ,在od5為半徑的 圓弧上截取e5d5= ed55得點d5 ,在od6為半徑的圓弧上截m e6d6= e*6d

26、得點de ,在od7為 半徑的圓弧上截取e7d7= 得點d7 ,在od8為半徑的圓弧上截取esd8=eid，8得點d8 ,在od。為半徑的圓呱上截取e9d9= ed得點d9 ,在od10為半徑的鬪弧上截取elod|o=e,lod,1o得點 dio ,在os為半徑的圓弧上截取e|dm=e'iids得點“,在od為半徑的圓弧上截取ei2d12= ejds得點d12，在odm為半徑的圓弧上截取e13d13=e,13d，i3得點dy將d。、di、d?、d3> d4、d5、dg、d7、d9、d（）、du> d】2、d3連成曲線便得到凸輪輪廓曲線。5.心得體會美麗的花朵必須要通過辛勤的汗水澆灌.有開花才有結(jié)果，有付出才有收獲.通過幾天日日夜夜的奮斗，在老師親切地指導下，在同學們的密切配合下，當 然也有自己的努力和辛酸，這份課程設計終于完成了，心里無比的高興,因為這是我們 努力的結(jié)晶.在這幾天中，我有很多的體驗，同吋也有我也找到許多的毛病，僅就計算機輔助 繪圖而言，操作的就遠遠不夠熟練，專業(yè)知識也不能熟練應用。但是通過這次實踐 設計，我覺得我有了