牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)2點(diǎn)和4點(diǎn)

1、目錄、課程設(shè)計(jì)的目的與要求 3二、設(shè)計(jì)正文1. 設(shè)計(jì)題目 32牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介 33. 機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) .44. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .5三、體會(huì)心得 .15四、參考資料 . 16附圖 1： 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)態(tài)靜力分析一、課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)1、目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程， 它 是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。 其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基 礎(chǔ)，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與 本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問題的能力， 使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方 法，其中包括選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定、運(yùn)

2、動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等，并進(jìn)一步 提高計(jì)算、分析，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。2、任務(wù)本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定；對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析。并在此基礎(chǔ)上確定飛輪轉(zhuǎn)慣量，設(shè)計(jì)牛頭刨床上的凸輪機(jī)構(gòu)和 齒輪機(jī)構(gòu)。二、設(shè)計(jì)正文：1、設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床1）為了提高工作效率，在空回程時(shí)刨刀快速退回，即要有急會(huì)運(yùn)動(dòng)，行程速比系 數(shù)在 1.4 左右。2）為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質(zhì)量，在工作行程時(shí)，刨刀要速度 平穩(wěn)，切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運(yùn)動(dòng)。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7000

3、N, 其變化規(guī)律如圖所示。2、牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖 4-1 。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)。刨刀每切削完 一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪 8 通過四桿機(jī)構(gòu) 1-9-10-11 與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖 中未畫），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，

4、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4-1 , b）,而空回 行程中則沒有切削阻力。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)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī) 容量。3、機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1）機(jī)構(gòu)簡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 &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

5、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。2）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析符號(hào)n2L0204L02ALo4BLbcLo4S4Xs6Ys6GGPYpJ

6、s4單位r/mi nmmNmmkgm方案I603801105400.25Lo4B0.5Lo4B240502007007000801.1II64350905800.3Lo4B0.5Lo4B200502208009000801.2皿724301108100.360.51804022062080001001.2Lo4BLo4B4、設(shè)計(jì)內(nèi)容1)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所作的圓弧高的平分線上。要求：做機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng) 線圖。以上內(nèi)容與后面的動(dòng)靜力分析一起畫在 1號(hào)圖紙上。曲柄位置圖

7、的作法為取1和8'為工作形成起點(diǎn)和終點(diǎn)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)的位置，其余 2, 312等，是由位置1起順2方向?qū)⑶鷪A周 作12等分的位置。1、選擇表I中方案U。2、曲柄位置“ 2”做速度分析，加速度分析(列矢量方程，畫速度圖，加速度圖) 取曲柄位置“ 2”進(jìn)行速度分析。取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。有 co2=2X3.14 4/60=6.698666667 rad/s 其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。U3= U2=型河O2A 口=6.698666667 90X).001=0.60288 m/s 方向:At Q 列速度矢量方程，得U4 = U3 + IA4A

8、3 大小 ？"?方向 丄O4A 丄O2AII O4B取速度極點(diǎn)P,速度比例尺 g=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖。圖1-1則由圖1-1知，U4=pa4 v=28.50500264 0.01 m/s =0. 2850500264 m/s 方向 pta4U4A3 =a3a4 v=53.05755578 0.01m/s=0.5305755578m/s 方向 a3ta4W4= LA4/ l O4A 衛(wèi)=0. 2850500264/0.38342033151 =0.74344003rad/s其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。U5= U4= 004 lo4B 衛(wèi)=0.74344003 580=0.

9、4311952229m/s 方向 pf b5取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得UC = LB5 + UB5大小 ？"？方向/ XX 丄O4B 丄BC其速度多邊形如圖1-1所示，有u=pc v=41.69703748 ®.01 m/s =0.4169703748m/s 方向 pf c UB5=b5C vv9.7766008 0.01 m/s =0.0997766008m/s 方向 b5f c 取曲柄位置“ 2”進(jìn)行加速度分析.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程，得ntkraA4 = a A4 + a A4 = a A3 + a A4A3+ a A4

10、A3大??？"?VV?方向？Af O4丄 QBA f Q丄 O4B(向右)/ O4BaA4n=如20O4A v=0.743440032>0.38342033151=0.21191759747m/s2 a A3=型20o2a v = 6.6986666672>90 03.001=4.03849216039m/s2 aA4A3k=2 34 U4A3 =2X0.74344003 05305755578=0.78890221721m/s2 方向氏'fk取加速度極點(diǎn)為p/ ,加速度比例尺 v=0.1 (m/s2) /mm,作加速度多邊形圖I圖1-2則由圖12知，a A4t=n

11、1 a4' a=27.70305525 1 =2.770305525m/s2方向 n1'a A4A3 r = ka4 a=16.96343176 0C1 =1.696343176m/s2方向 k a4a=a A4t / 1o4a 衛(wèi)=2.770305525/0.38342033151rad/s2 =7.2252441965rad/s2其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。a A4 = p'aF 27.78399138 0.氷m/s2 =2.778399138m/ s2方向 p'點(diǎn) a A4A3=a3a4 a=18.70814496 8.1=1.870814496 m/s2 方向出

12、'su' 取 5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得nTnTaC= aB5 + aB5 + aCB5 + aCB5大小 ? V V V?方向 / xx B A 丄 ABC B丄 BCaB5n=w2lo4B 卩=0.743440032拓808.00仁0.32056778535m/s2方向 p' n' aB5 T=aA4t Io4b/Io4a=2.770305525 580/383.42033151=4.19064163387m/s2 方向 n'Ba5'aCB5n= ub52/Ibc 衛(wèi)=0.09977660082/0.174=0.054932139

13、771m/s2方向 aB5' n 其加速度多邊形如圖 12所示，有a B5 = p aB5' a =142.02884844 81 m/s2 = 4.202884844m/s2aCB5t= nC 'a =6.41473606 (X1 m/s2 =0.641473606m/s2 方向 nc' ac= p C' a 140.99471642 08 m/s2 = 4.099471642 m/s2方向 pc'總結(jié) 2 點(diǎn)的速度和加速度值以速度比例尺 1=( 0. 01 m/ s) / mm和加速度比例尺(ia = ( 0. 01 m/ s2) / mm用

14、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 1-2，1-3，并 將其結(jié)果列入表格(1-2)位置未知量結(jié)果2VA40.2850500264 m/sVc0.5305755578m/saA0.641473606 m/s 2ac24.099471642m/s2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析a、曲柄位置“ 4”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“4”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故Va2二Va3， 其大小等于 型1 02A，方向垂直于O2 A線，指向與Gl）2 致。co2=2 n n60 rad/s=6.702064213rad/sU3= UA2= 3

15、2 l02A= 6.702064213*0.09m/s=0.603185779m/s （丄 O2A）取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得大小UA4= IA3+ LA4A3? V ?方向 丄04A丄02A / 04B取速度極點(diǎn)P,速度比例尺憶=0.01 （m/s）/mm ,作速度多邊形如圖1-2則由圖 1-2 知，U4 = Pa4 3=59.02900342 0.01 =0.5902900342m/sLA4A3 = a3a4 -=12.40594998 0.O1=O.124O594998m/s由速度影像定理求得，U5= U4= ua4 O4B/ O4A=0.7824020877

16、m/s又必=ua4/ lo4A=1.348969135rad/s取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得U5= U5+ UC5B5大小 ？"?方向 / XX丄O4B 丄BC取速度極點(diǎn)P，速度比例尺 w=0.01(m/s)/mm,則由圖 1-2知，U5= Pc5 - 3=78.34986147 0.01 =0.7834986147m/suc5B5= b5c5 - pv=4.14373305 0.01s=0.0414373305m/scjcb= u；5B5/Icb=3.115841057 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“ 4”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連,故a：

17、2=a：3,其大小等于 W2|O2A,方向由A指向02。32=6.702064213rad/s, aA3 = aA2 =型2 Lo2a=6.7020642132 >0.09m/s2=4.042589824m/s2取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得：aA4A3 raA4 = aA4 + aA4 - aA3n大?。?？342l 04A2 34 U4 A3方向：取 5構(gòu)件為研究對(duì)象 ,列加速度矢量方程 ,得BA丄 04B AO丄04B/ 04B+aA4A3 K +nac5= aB5+ ac5B5 + a c5B5大小方向w42Lbo4w52 Lbc/ XX / a4 c b 丄

18、BC取加速度極點(diǎn)為p/，加速度比例尺 由=0.01 (m/s2) /mm,作加速度多邊形如圖 1-3 所示.則由圖1-3知,UC5B5= b5c5w5aA4 =g= um/ lo4A=1.348969135rad/s-肉=4.14373305 8.01s=0.0414373305m/s= 3cb= UC5B5/I cb=0.238145574 rad/saA3 =p'su' a=93.85239724 0.01m/s=0.9385239724m/s2,a' = aA4 / Lo4a=2.144811952 rad/s2用加速度影象法求得 aB5 = aB4 =0.938

19、5239724 X 290/218.79300965=1.243970054 m/s22所以 a：=0.0ix （p ' c' ）=0.6588927108 m/s總結(jié)4點(diǎn)的速度和加速度值以速度比例尺（1=（ 0. 01 m/ s） / mm和加速度比例尺（ia = （ 0. 01 m/ 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 - 2 ,1- 3 ,并將其結(jié)果列入表格（1-2）表格 1 - 1位置未知量結(jié)果4VA40.5902900342m/sVc0.7834986147m/saA20.9385239724 m/sac20.658892

20、7108m/s2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)運(yùn)態(tài)靜力分析已知 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。動(dòng)態(tài)靜力分析過程：取“2”點(diǎn)為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作阻力體如圖 1-5所示,選取長度比例尺口=0.001m/mm,選取力比例尺 爐=10N/mm已知 P=9000N, G6=800N，又 ac=4.099471642m/s2,那么我們可以計(jì)算Fi6=-m6檢=-G6/g & =-800/10 4旳99471642=-

21、327.95773136N又藝F= P + G6 +FI6 +F45 + FRI6 =0方向:/ x軸/ y軸與ac反向/ BC / y軸大?。?000800-m6a6作力多邊行如圖1-7所示，選取力比例尺 PP=10N/mm圖1-6由圖1-6力多邊形可得：F R45=CD mn=933.23700796 杓=9331.2818369NFr16= AD 収=108.69422679 10N=1049.0487523N 取構(gòu)件6為受力平衡體，并對(duì)C點(diǎn)取距，有SMc=-P Yp-Fi6 ys6-G6Xs6+ Fr16 x =0 代入數(shù)據(jù)得x=0.794524363378m分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力

22、分析，桿組力體圖如圖 1-7所示。已知：F R54=-F R45=9331.2818369N, G4=220Nas4=aA4 Io4S4/Io4a=2.778399138 290/383.42033151=2.10144242181m/s2a4= a=7.2252441965 rad/s2可得構(gòu)件4上的慣性力Fi4=-G4/g *4=-220/10 2（10144242181= -46.2317332798N方向與as4運(yùn)動(dòng)方向相反慣性力偶矩 Ms4=-Js4 - a=-1.2 2252441965 = -8.6702930358N m -方向與a運(yùn)動(dòng)方向相反（逆時(shí)針）將FI4和Ms4將合并成一個(gè)總慣性力FS4（=F|4）偏離質(zhì)心S4的距離為hs4= M S4/ Fi4 , 其對(duì)S4之矩的方向與a的方向相反（逆時(shí)針）取構(gòu)件4為受力平衡體，對(duì)A點(diǎn)取矩得：在圖上量取所需要的長度Iab=196.56771918 I s4a=93.42630616Io4a=