河北工程大學(xué)牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)2

1、 機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 日 期 2010.6.16 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)牛 頭 刨 床1. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí),由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每次削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切

2、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(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減少主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。1-11導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上。要求 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫(huà)在1號(hào)圖紙上。1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-

3、4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時(shí)要求速度較低且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來(lái)減小株洲的速度波動(dòng)，以減少切削質(zhì)量和電動(dòng)機(jī)容量。設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)

4、動(dòng)分析符號(hào)n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6單位r/minmm方案603801105400.25lo4B0.5 lo4B240501.2曲柄位置的確定曲柄位置圖的作法為：取1和8為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，1和7為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）。 取第方案的第8位置和第5位置（如下圖）。1.5速度分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.05m/s²)/mm用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4，1

5、-5，并將其結(jié)果列入表格（1-2） 表格 1-1位置未知量方程 8和5號(hào)位置 VA4 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4BVC C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BCaA aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小: 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向：BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿導(dǎo)路） acac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BC8號(hào)位置速度圖：如圖由圖解得：Vc=0.00092562741m/s8號(hào)位置加速度圖：如圖 由圖解的：aC=6.931747

6、3396m/s2 表格（1-2）位置要求圖解法結(jié)果8vc（m/s）0.00092562741ac(m/s²)6.93174733963vc（m/s）0.6686416567ac(m/s²)0.51220551952各點(diǎn)的速度，加速度分別列入表1-3，1-4中表1-3項(xiàng)目位置24VAVBVc86.7020643280.006196510640.0020939150.003593976170.0009256274136.7020643281.163226790.48692532720.6746715380.6686416567單位r/sr/sm/s表1-4項(xiàng)目位置84.0425

7、89970.0129669756×10-34.042589977.066926386.931747339634.042589970.5664045823.21416280814.522083790.51220551952單位1.4導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)分析G4G6PypJs4Nmmkg.m22208009000801.2已知 各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計(jì)），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。要求 求各運(yùn)動(dòng)副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運(yùn)動(dòng)分析的同一張圖紙上。首先按桿組分解實(shí)力體，用力多邊形法決定各

8、運(yùn)動(dòng)副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。參考圖1-3，將其分解為5-6桿組示力體，3-4桿組示力體和曲柄。圖2-12.1矢量圖解法：取5號(hào)位置為研究對(duì)象：2.1.1 5-6桿組示力體共受五個(gè)力，分別為P、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(zhì)心， R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運(yùn)動(dòng)分析求得，方向水平向左。選取比例尺= (10N)/mm，作力的多邊形。將方程列入表2-1。U=10N/mm已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.5795229205m/s2,那么我們

9、可以計(jì)算FI6=- G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361834N 又F=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 /x軸 BC 大小 9000 800 ？ ？作為多邊行如圖1-7所示圖1-7圖1-7力多邊形可得： F45=8634.49503048N N=950.05283516 N在圖1-6中，對(duì)c點(diǎn)取距，有 MC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0 代入數(shù)據(jù)得x=1.11907557m 分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示，2.1.2對(duì)

10、3-4桿組示力體分析u=10N/mm已知： F54=-F45=8634.49503048N，G4=220NaB4=aA4· lO4S4/lO4A=2.2610419m/s2 , S4=4=7.79669621rad/s2 由此可得： FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4·aS4=-9.35603545 在圖1-8中，對(duì)O4點(diǎn)取矩得：MO4= Ms4 + FI4×x4 + F23×x23+ F54×x54 + G4×x4 = 0代入數(shù)據(jù)， 得MO4=-9.35603545-49.7429218×0.29+F23×0.41859878959+8634.49503048×0.57421702805+220×0.04401216867=0 故F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0方向： ？ ？ M4o4 大?。?O4B 由圖解得：Fx=2991.6124744N Fy=1414.4052384N 方向豎直向下2.1.3 對(duì)曲柄分析，共受2個(gè)力，分別為R32,R12和一個(gè)