機械原理課程設(shè)計牛頭刨床原理及其設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目牛頭刨床連桿機構(gòu)設(shè)計學(xué)院 機電學(xué)院專業(yè) 機械工程及其自動化班級 機械10-1學(xué)號1010430103學(xué)生姓名程玉強指導(dǎo)教師鄭曉雯完成日期2010年7月5日中國礦業(yè)大學(xué)（北京）目錄1. 牛頭刨床簡介1.1 牛頭刨床功能簡介及工作原理1.2 相關(guān)設(shè)計參數(shù)及設(shè)計條件1.3 設(shè)計任務(wù)2. 牛頭刨床執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計2.1 設(shè)計方案的比較選擇2.2 機構(gòu)的運動分析3. 設(shè)計小結(jié)4. 參考文獻1 .牛頭刨床簡介1.1 牛頭刨床功能簡介及工作原理中小型牛頭刨床的主運動大多采用曲柄搖桿機構(gòu)傳動，故滑枕的移動速度是不均勻的。大型牛頭刨床多采用液壓傳動，滑枕基本上是勻速運動?；淼姆祷匦谐?/p>

2、速度大于工作行程速度。由于采用單刃刨刀加工，且在滑枕回程時不切削，牛頭刨床的。牛頭刨床是用于加工婷小大覘鼻中小尺寸的平面或直梢 的金屬切削機床，多用于 單件或小批量生產(chǎn)，生產(chǎn) 率較低。普通牛頭刨床是一種用于平面切削加工的 機床，如圖。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，由導(dǎo)桿機構(gòu) 2-3-4-5-6帶動 刨頭6和刨刀7作往復(fù)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(zhì) 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(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機構(gòu)。 刨刀每切削完一 次，利用空

3、回行程的時間，凸輪8通過四桿機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶 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（在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，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(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減小電動機容1.2相關(guān)設(shè)計參數(shù)及設(shè)計條件導(dǎo)桿轉(zhuǎn)速 n2(r/min)48機構(gòu)機架 l o2o(mm)575運動工作行程H(mm)600分析行程速比系數(shù)K1.46為提高工作效率，連桿機構(gòu)要求具有急回特性，滿足運動要求。1.3 設(shè)計任務(wù)a.根據(jù)牛頭

4、刨床的工作原理，擬定23個其他形式的執(zhí)行機構(gòu)(連 桿機構(gòu))，并對這些機構(gòu)進行分析對比。b.根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機構(gòu)的運動尺寸。c.應(yīng)用解析法對導(dǎo)桿機構(gòu)進行運動分析。2 .牛頭刨床執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計2.1 設(shè)計方案的比較選擇根據(jù)原始數(shù)據(jù)和工藝要求，設(shè)計方案如下:方案一：連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副，壓力較小，承載能力較大, 潤滑好，磨損小，加工制造容易，且一般是集合封閉，對保證工作 的可靠性有利。連桿上各點的軌跡是不同形狀的曲線，其形狀隨著 各構(gòu)件相對長度的改變而改變，改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件 得到不同的運動規(guī)律，故連桿機構(gòu)可滿足一些特定的工作需要，但 易產(chǎn)生較大的誤差積累，使機械效率降低，并且

5、連桿及滑塊所產(chǎn)生 的慣性力難以用一般的平衡方法加以消除，不宜用于高速運動。方案二:圖2.2凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的最大優(yōu)點是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線， 就可以使推桿的到各種預(yù)期的運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單 緊湊。缺點是凸輪輪廓與推桿之間為點.線接觸，易磨損，凸輪機 構(gòu)制造困難。方案三：機構(gòu)自由度為F=3n-(2Pl+Ph) =3X 5-(2 X7+0)=1,工作行程中, 刨刀速度較慢，變化平緩，擺動導(dǎo)桿機構(gòu)具有急回特性，能承受較大 的載荷，傳動平穩(wěn)，沖擊震動較小，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸和質(zhì)量也較小， 制造和維修也較容易，成本較低。綜合以上方案，方案三最優(yōu)。2.2 機構(gòu)的運動分析運動簡圖如下：機構(gòu)

6、的尺寸設(shè)計: 行程速比系數(shù)K=1.46極位夾角180 仁33.66k 1機架距離l6275mml6 575導(dǎo)桿長度l3600mm曲柄長度li125連桿長度14150機構(gòu)運動分析：要求計算導(dǎo)桿3的方位角色,角速度叱及角加速度3和刨頭5 上點E的位移電，速度力和加速度依該牛頭刨床為一個六桿機構(gòu)。先建立一直角坐標系如圖，并標出各桿矢及各桿矢的方位角。其中共有四個未知量為、%、是、醍。為求解需建立兩個封閉矢量方程，為此需利用兩個封閉圖ABCA及CDEGC。(1)求導(dǎo)桿3的角位移昆，角速度仁和角加速度三，由封閉形ABCA可得寫成復(fù)數(shù)形式為i：iil6e2 l1e 1 s3e 3(a)展開得cos =5;

7、 cos6k winq = % sin 0解上述兩式可得鳥=arctanf. +*1 sin - cos4因式中分子分母均為正，故知 網(wǎng)在第一象限。£? = I1C057 CCS3式(a)對時間t求導(dǎo)，注意火為變量，有11 1iei1 s3 3iei 3 3ei 3(b)dt展開后可得整=y園邨=-g】5mt可一色)-=' i 匚 口 節(jié)(q 邑 j / s j再將式(b)對日t間t求導(dǎo)，則有l(wèi)l2 i i ieS3. _ i3ie2 i 3s3 3ed s3 ie dt22唯 J2dt 3ie(c)展開后可求得ll12 sin( 3i)2ds3(2)求刨頭上點E的位移年，速

8、度和加速度心。由封閉形CDEGC可得寫成復(fù)數(shù)形式為i 二l3ei 3 小 l6e2 Se(d)展開得12 cos + ?4 cos =s5 J； sin + if sin = 16解之得血. = Q； -%而1“4由機構(gòu)簡圖知網(wǎng)在第二象限，而* = 4 C口迢 + /4 0口£4式(d)對時間t求導(dǎo)可得13 3iei3 14 4iei4 dsE(e)dt解之得叫=一時mcosi="=一/6 （冬一劣）/ GO洶式（e）對時間t求導(dǎo)可得(f)I3 3iei 3 I3 2e 3 I4 4iei4 I4 2ei 4drdt根據(jù)上述分析可知，任何形式的矢量方程可以求解兩個未知， 可

9、 將含有兩個未知數(shù)的矢量方程化為一元代數(shù)方程，至于機構(gòu)的速度、 加速度矢量方程，可以根據(jù)機構(gòu)的矢量封閉方程式取一階、 二階導(dǎo)數(shù)來求解。由計算機的E點位移圖線如下:相關(guān)參量由計算機計算如下表:4二E嗎A%度（o）mrad/sm/srad/Sm/s2065.5561168.93820.10100.17120.2887900.24770.2926-0.1642100073003239-0.12270622067.4668172.02730.08130.20921-0.03830.19070.1171-0.134480870.332021 :6L 9L 336069.7125 265.5561 0175.3266 0168.9381 00.058540.101070.238590.171230.20368-0.10180.1471 50.2477 0-0.01850.29267-0.1111 3-0.164223 .設(shè)計小結(jié)通過這次機械原理課程設(shè)計，提高了我們綜合運用機械原理課程 理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機械運動實際問題的能力，并使所學(xué)知識得到進一步鞏固、深化和擴展。掌握了