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文檔簡介

1、09機械原理課程設(shè)計牛頭刨床姓名: 韓火學(xué)號:200900840001組號:第3組2011 年7月目錄工作原理4一. 設(shè)計任務(wù)5二. 設(shè)計數(shù)據(jù)5三設(shè)計要求61、運動方案設(shè)計 62、確定執(zhí)行機構(gòu)地運動尺寸 63、進行導(dǎo)桿機構(gòu)地運動分析 64、對導(dǎo)桿機構(gòu)進行動態(tài)靜力分析 6四設(shè)計方案選定 7五.機構(gòu)地運動分析 72.加速度分析92.加速度分析11七數(shù)據(jù)總匯并繪圖17九參考文獻21工作原理牛頭刨床是一種用于平面切削加工地機床,如圖a)所示電動機經(jīng)過皮帶和齒輪傳動帶動曲柄2和固結(jié)在其上地凸輪 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)運動刨頭左行時,刨刀不切削,稱為空回行程,

2、此時要求速度較高,以提高 生產(chǎn)率為此刨床采用有急回運動地導(dǎo)桿機構(gòu)刨刀每切削完一次,利用空回行程地時間,凸輪8通過四桿機構(gòu)1- 9- 10- 11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)(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)切削刨頭在工作過程中,受到很大地切削阻力(在切削地 前后各有一段0.05H地空刀距離,見圖b),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,受力變化是很大地,這就影響了主軸地勻速轉(zhuǎn)動,故需安裝飛輪來減小主 軸地速度波動,以提高切削質(zhì)量和減少電動機容量(a)(b)叮怖機幀動龍一 設(shè)計任務(wù)1、運動方案設(shè)計.2、確定執(zhí)行機構(gòu)地運動尺寸.3、進行導(dǎo)桿機構(gòu)地運動分析.4、對導(dǎo)桿機

3、構(gòu)進行動態(tài)靜力分析.5、匯總數(shù)據(jù)畫出刨頭地位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩地變化曲線二設(shè)計數(shù)據(jù)本組選擇第六組數(shù)據(jù)表1萬案123456789導(dǎo)桿 機構(gòu) 運動 分析轉(zhuǎn)速 n2 (r/min )484950525048475560機架 lo2O4(mm)380350430360370400390410380工作行程H(mm)310300400330380250390310310行程速比系數(shù)K1.461.401.401.441.531.341.501.371.46連桿與導(dǎo)桿之比Ibc/ Io4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.28表2導(dǎo)桿機構(gòu)地動態(tài)靜力分析萬案lO4S

4、4XS6ys6G4G6PypJS4mmNmmkg.m21,2,30.5Io4b240502007007000801.14,5,60.5Io4b200502208009000801.27,8,90.5Io4b1804022062080001001.2飛輪轉(zhuǎn)動慣量地確定萬案noZ1ZOZ1JO2JO1JOJo r/minKg.m21-50.1514401020400.50.30.20.26-100.1514401316400.50.40.250.211-150.1614401519500.50.30.2 J0.2三設(shè)計要求1、運動方案設(shè)計根據(jù)牛頭刨床地工作原理,擬定12個其他形式地執(zhí)行機構(gòu)(連桿機

5、構(gòu)),給出機構(gòu)簡圖并簡單介紹其傳動特點2、確定執(zhí)行機構(gòu)地運動尺寸根據(jù)表一對應(yīng)組地數(shù)據(jù),用圖解法設(shè)計連桿機構(gòu)地尺寸,并將設(shè)計結(jié)果和步驟寫在設(shè)計說 明書中注意:為使整個過程最大壓力角最小,刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端點B所作圓弧高地平分線上(見圖d).3、進行導(dǎo)桿機構(gòu)地運動分析根據(jù)表一對應(yīng)組地數(shù)據(jù),每人做曲柄對應(yīng)地1到2個位置(如圖2中1,2,3”, ,12各對應(yīng) 位置)地速度和加速度分析,要求用圖解法畫出速度多邊形,列出矢量方程,求出刨頭6地速度、 加速度,將過程詳細地寫在說明書中4、對導(dǎo)桿機構(gòu)進行動態(tài)靜力分析根據(jù)表二對應(yīng)組地數(shù)據(jù),每人確定機構(gòu)對應(yīng)位置地各運動副反力及應(yīng)加于曲柄上地平衡 力矩作圖部分與尺寸

6、設(shè)計及運動分析畫在同一張紙上(2號或3號圖紙).提示:如果所給數(shù)據(jù)不方便作圖可稍微改動數(shù)據(jù),但各組數(shù)據(jù)應(yīng)該一致,并列出改動值.5、數(shù)據(jù)總匯并繪圖最后根據(jù)匯總數(shù)據(jù)畫出一份刨頭地位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩地變化曲線.6、完成說明書每人編寫設(shè)計說明書一份.寫明組號,對應(yīng)曲柄地角度位置.四.設(shè)計方案選定如圖2所示,牛頭刨床地主傳動機構(gòu)采用 導(dǎo)桿機構(gòu)、連桿滑塊機構(gòu)組成地5桿機構(gòu).采 用導(dǎo)桿機構(gòu),滑塊與導(dǎo)桿之間地傳動角r始終 為90,且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸,可以保證機構(gòu) 工作行程速度較低并且均勻,而空回行程速度較高,滿足急回特性要求.適當(dāng)確定刨頭地導(dǎo)路位置,可以使圖2 壓力角盡量小.五機構(gòu)地運動分析選

7、擇第三組數(shù)據(jù)求得機構(gòu)尺寸如下9 =180 (k-1/k+1)=30 lo2A= lo4O2Sin( 9 /2)=111.3mmlo4B=0.5H/sin 9 /2) =773.0mml bc=0.36 lO4B=278.28mml O4S4 = 0.5lo4B=386.5mm曲柄位置“ 3”速度分析,加速度分析(列矢量方程,畫速度圖,加速度圖)曲柄在3位置時地機構(gòu)簡圖如左圖所示由圖量得此位置地位移S=86.9m m,L o4A=514.7mm.設(shè)力、加速度、速度地方向向右為正.1速度分析取曲柄位置“3”進行速度分析.因構(gòu)件2和3在A處地轉(zhuǎn)動副相連,故U3=U2, 其大小等于W2 I02A,方向

8、垂直于02 A線,指向與W2 致.cl2=2 n 2/60 rad/s=5.23 (rad/s)U3= LA2= 32 lo2A=0.582m/s取構(gòu)件3和4地重合點A進行速度分析.列速度矢量方程,得U4 = UA3+U4A3大小 ? V?方向丄O4A丄O2A/ O4B取速度極點P,速度比例尺 g=0.005(m/s)/mm,作速度多邊形如圖1-2圖1 2貝U由圖 1-2 知:U3= lpA3 抽=0.582 m/suma3= la3a4- w =0.198m/s3 4= u A4A3/l O4AO.976(rad/s)U b= 3 4.l O4E=0.754(m/s)取5構(gòu)件作為研究對象,列

9、速度矢量方程,得大小Vc = V B+ Vcb方向 / XX丄O4B丄BC作速度多邊行如圖1-2,則由圖1-2知u= lpc 0.728m/s35= ub/ lBC=0.701rad/s2.加速度分析取曲柄位置“ 3”進行加速度分析.因構(gòu)件2和3在A點處地轉(zhuǎn)動副相連 其大小等于 32? l O2A方向由A指向。2.aA4A32=2 34 UA4 A3 =0.386 (m/s )aA3 =322 Io2A=3.04m/s222aA3 = 34 l O4A=0.303(m/s )取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象,列加速度矢量方程得:a A4 =a NA4 +a TA4=a A3+a KA4A3 +a

10、 RA4A3大小V? V V ?方向 Af O4 丄 O4 AA f O2 丄 O4A / O4A2取加速度極點為 P,加速度比例尺尸0.005( (m/s) /mm),作加速度多邊形如圖1-3所示.則由圖1-3知aA4= uap a4 =0.48(m/s2)aB=uapb =0.723(m/s2)a S4=0.5aB=0.362(m/s2)a4=atA4/lo4A=0.727(m/s2)a C=a B + a CB + atCB大?。?? VV?方向:xx VCf B 丄BCa C=uap c = 0.646(m/s2) 曲柄位置“ 9”速度分析,加速度分析(列矢量方程,畫速度圖,加速度圖)曲

11、柄在9位置時地機構(gòu)簡圖如左圖所示由圖量得此位置地位移S=375.38m m,L o4A=358.61mn設(shè)力、加速度、速度地方向向右為正 .1.速度分析取曲柄位置“9”進行速度分析因構(gòu)件2和3在A處地轉(zhuǎn)動副相連,故U A3=U A2, 其大小等于3 2 l O2A方向垂直于O A線,指向與3 2 一致.3 2=2 n 化/60 rad/s=5.23(rad/s )U A3= U a2= 3 2- l O2A=0.582m/S取構(gòu)件3和4地重合點A進行速度分析.列速度矢量方程,得U A4 = U A3 + U A4A3大小 ?V ?方向 丄OA 丄QA / QB取速度極點P,速度比例尺 尸0.0

12、05(m/s)/mm,作速度多邊形如圖1-4則由圖 1-4 知:U A3= l pA3 -卩 v=0.582 m/SU A4A= l a3a4 -卩 v =0.51m/S3 4= U A4A3/l O4A=0.80(rad/s)U B= 3 4O4B=0.62(m/S)取5構(gòu)件作為研究對象,列速度矢量方程,得Vc = V B+ VcB大小 ?V ?方向 / XX丄OB 丄BC作速度多邊行如圖1-2,則由圖1-2知u C= lpc 卩 v=0.5978m/s3 5= u cB l BC=0.59rad/s2.加速度分析取曲柄位置“9”進行加速度分析.因構(gòu)件2和3在A點處地轉(zhuǎn)動副相連其大小等于3

13、2 l O2A方向由A指向Q.K3A4A3=2 3 4 u A4 A3= 0.816(m/s2)=3 22 l O2A=3.04m/s2a A4n = 3 42 l O4A=0.23(m/s 2)aA3取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象,列加速度矢 量方程得:a A4 =a NA4+a TA4=a A3+a KA4A3+a RA4A3大小V? V V ?方向 A Q4 丄 Q4 AA Q2 丄 Q4A / Q4A取加速度極點為P,加速度比例尺尸0.005( (m/s2) /mm),作加速度多邊形如圖1-5所示.則由圖1-5知aA4= uap a4 =1.26m/s2aB=u apb =2.73m/

14、s2a S4=0.5aB=1.36m/s2 a4=atA4/lo4A=3.45m/s2a C=a B + a CB + atCB大?。?? V V ?方向:/XX V C B 丄BC a C=uap c = 2.72(m/s2)六、機構(gòu)動態(tài)靜力分析一、首先依據(jù)運動分析結(jié)果,計算構(gòu)件4地慣性力FI4 (與aS4反向)、構(gòu) 件4地慣性力矩MI4(與a4反向,逆時針)、構(gòu)件4地慣性力平移距離Ihd (方位: 右上)、構(gòu)件6地慣性力矩FI6 (與aC反向).F14=m4aS4G4/g.aS4=200/10X 0.362=7.24(N)M14=a4JS4=0.727 1.1N m=0.7997(N/m)L

15、h4=M14F14 =0.7997/7.24=110.45(mm)FI6=m6aS6G6g.aS6=70 x 0.646=45.22(N)1.取構(gòu)件5、6基本桿組為示力體(如圖所示)因構(gòu)件5為二力桿,只對構(gòu)件(滑塊)6做受力分析即可,首先列力平衡方 程:FR65=- FR56FR54= FR45FR16 + Fr + F16 + G6 + FR56=0大小 ? V V V ?方向 丄xx / xx /xx 丄x/ BC按比例尺卩F=10N/mn作力多邊形,如圖所示,求出運動副反力FR16和FR56.xI6FR16-F566XyF/p倆圖均為桿件5,6地受力分析.按比例尺10N/mm(乍里多邊形

16、FI16FR16=1(X 87.9=879(N)FR56=1(X 349.54=3495.4(N)對C點列力矩平衡方程:FR16IX + F16yS6 = FryF + +G6xS6Lx=507.097(mm)2.取構(gòu)件3、4基本桿組為示力體(如圖所示)首先取構(gòu)件4,對04點列力矩平衡方程(反力FR54地大小和方向為已知),求出反力FR34:FR54= FR45 FR34= FR43構(gòu)件4地受力分析FR54X lh1+FI4 X Ih2+G4 X lh3 - FR34IO4A=0Fr34=5156.51(N)再對構(gòu)件4列力平衡方程,按比例尺卩F=10N/mm作力多邊形如圖所示.求出機架對構(gòu)件 4地 反力FR14工 F=0 FR54 + G4 + FI4 + FR34 + FR14=0大小 V V V V 方向 / BC丄XX V 丄O4AFR14=10X198.4=1984(N)3.取構(gòu)件2為示力體FR34=- FR43FR32= FR23FR23+FR12=0FR

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