牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).

1、機(jī)械原理設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生： 汪在福班級(jí)：鐵車二班學(xué)號(hào)：20116473指導(dǎo)老師：何 俊機(jī)械原理設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 汪在福班級(jí)鐵車二班學(xué)號(hào) 20116473一、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件 一刨刀能以數(shù)種 不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動(dòng)，且切削時(shí)刨刀的移動(dòng)速 度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn) 給；安裝工件的工作臺(tái)應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺(tái) 還應(yīng)

2、具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加門機(jī)械系獨(dú)怠圖b）刨頭阻力曲歳閤I構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)S1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸 2平行，刨刀刀刃 D點(diǎn)與鉸鏈點(diǎn)C的垂直距離為50mm,使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄 力角應(yīng)為最小值；凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值 律均為等加速等減速運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按2轉(zhuǎn)速偏差為±5%。要求導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最大壓a之內(nèi)，擺動(dòng)從動(dòng)件9的升、回程運(yùn)動(dòng)規(guī)0.95計(jì)算，系統(tǒng)有過(guò)載保護(hù)。按小批量生產(chǎn)題號(hào)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài) 靜力分析凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)速轉(zhuǎn) 架機(jī)作行程工 彳程速比系數(shù)亍連桿與導(dǎo) 桿之比工作阻力桿質(zhì)量導(dǎo) 塊 質(zhì) 量滑 桿 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量

3、導(dǎo)動(dòng)件最大擺角從 動(dòng) 桿 桿 長(zhǎng)從用壓力角許程運(yùn)動(dòng)角推休止角遠(yuǎn) 程 運(yùn) 動(dòng) 角C053040041.40.3638002208.21513012456015規(guī)模設(shè)計(jì)回6三、設(shè)計(jì)任務(wù)1、根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定 23個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），并對(duì)這些機(jī) 構(gòu)進(jìn)行分析對(duì)比。2、根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸。并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中。3、用軟件（VB MATLAB ADAM或SOLIDWOR等均可）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并 畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。4、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。通過(guò)參數(shù)化的建模，細(xì)化機(jī)構(gòu)仿真模型，并給系統(tǒng)加力，寫出外加力的參數(shù)化函數(shù)語(yǔ)句，打印外

4、加力的曲線，并求出最大平衡力矩和功率。5、 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸（基圓半徑ro、機(jī)架IO2O9 和滾子半徑rr），并將運(yùn)算結(jié)果寫在說(shuō)明書中。將凸輪機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，在軟件中建模，畫出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線，打印出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪機(jī)構(gòu)仿真模型。6、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程等。四.設(shè)計(jì)過(guò)程（一）方案選擇與確定方案一：如圖（1）采用雙曲柄六桿機(jī)構(gòu) ABCD，曲柄AB和CD不等長(zhǎng)r_*巧二匚 tL-P- I-*- 萬(wàn)案特點(diǎn):(1) 主動(dòng)曲柄AB等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄DC做變速運(yùn)動(dòng)，并有急回特性。(2) 在雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD上串聯(lián)偏置

5、式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) DCE，并在滑 塊上固結(jié)刨頭，兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)，使急回作用更加顯著。同時(shí)回程有較大 的加速度，提高了刨床的效率。方案二：方案為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖圖二方案特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點(diǎn)。一是由于執(zhí)行件 行程較大，則要求有較長(zhǎng)的曲柄，從而帶來(lái)機(jī)構(gòu)所需活動(dòng)空間較大；二是機(jī)構(gòu)隨著行程 速比系數(shù)K的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方案三：由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。該方案在傳力特性和執(zhí)行件的 速度變化方面比方案（二）有所改進(jìn)，但在曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ABCD中，隨著行程速比系數(shù)K 的增大，機(jī)構(gòu)的最大壓力角仍然較大，而且整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間比方案（二）更大

6、。 如圖三C °圖三方案四：由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。該方案克服了方案（三）的缺 點(diǎn)，傳力特性好，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間小，執(zhí)行件的速度在工作行程中變化也較緩慢。如 圖四方案確定：綜上匕方案四較為合理圖四（二）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸的確定令04點(diǎn)為基點(diǎn)用以確定尺寸，滑塊6導(dǎo)程回路距基點(diǎn)04距離L ；擺動(dòng)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)所繞圓心02距基點(diǎn)04距離1。2。4 ；導(dǎo)桿02A的長(zhǎng)度lo2A ；導(dǎo)桿O4B的長(zhǎng)度|°4b ；連桿BC長(zhǎng)C °由題目已知尺寸及相互關(guān)系:機(jī)架 loo 二 430 mm;工作行程H=400mm；連桿與導(dǎo)桿之比 區(qū)二0.36 ;lO4B行程速比系數(shù)K =1.4.根

7、據(jù)所給數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)尺寸極位夾角：導(dǎo)桿長(zhǎng)度lBO4k -1141v -180。 =180o1=30°k+11.4+1H 1sin24001sin15°二 773mm連桿長(zhǎng)度：Ibc =0.36 lBO4=278mm0曲柄長(zhǎng)度：Iao2 =lo2O4Sin 430*sin 15 =111mm 2即要求設(shè)計(jì)時(shí)使得機(jī)構(gòu)的最大壓為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有良好的傳動(dòng)力特性;力角具有最小，應(yīng)此分析得出：只有將構(gòu)件5即B點(diǎn)移到兩極限位置連線的中垂線上 才能保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大壓力角具有最小值。分析如下:解：當(dāng)導(dǎo)桿擺到左邊最大位置時(shí)，最大壓力角為：3，刨頭可能的最大壓力角位置是 導(dǎo)桿B和B

8、'，設(shè)壓力角為：'12 (見下圖五)。根據(jù)幾何關(guān)系3=1。由于2與21， ' 3呈背離關(guān)系，即2增加則：'1， ：'3減小且：'3 ： 1。則要使機(jī)構(gòu)整體壓力最小，1 二Ibo4 (1 - COS) 只要有2= 3，當(dāng)刨頭處于導(dǎo)桿擺弧平均置 處1 =2，貝卩arcsin2 = ?2l BC所以1日1yCO4 二 LBO4IbO4(1 cos) = 773*773(1 cos15) = 773 13 = 760mm222（圖六）（三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制選取一長(zhǎng)度比例尺，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪圖如圖六所示 通過(guò)上面的計(jì)算，確定數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢簶O位夾角：30度

9、連桿:278mm導(dǎo)桿:778mm曲柄:111mm高度:760mm（四）靜力分析1）對(duì)曲柄，由平衡條件有：o2x? Fy =0,F21y +? Fx =0,F21x + Fo2x =0;F°2y=0；? MO2 =0; F21xlisin (2-F21y IiC0S(2-Tn =02）對(duì)導(dǎo)桿，又平衡條件有4Fx=0 ,F O4x +f 43x -F23sin04=O ;Fy =0 ,F O4y +f 43y + F 23 cos 04 -m2g=0；Mo4=0,-F43x| 3 si n 04 + F43y |3COS 04-1/2 m2g I3COS04+ F23 S3=03）對(duì)滑塊

10、，由平衡條件有3212X3232Fx=O,Fy =0,F32Sin 04-Fi2x=0-F32 COS04-Fl2y=O4）對(duì)連桿，由平衡條件有32323232Fx=0,Fy =0,O4=0，-F 34x -F max =0 ；F cy-F 34 y =0；Fcyl 4COS 05 + Fmaxl 4Sin 05=0綜上所述聯(lián)立方程求得F 34x =- F maxF cy=- F maxtan 05F 34y =- F maxtan 05F 23 =(Fmaxl 3Si n 04 - F max ta n 0I3COS0+1/2 m2g l 3 COS 04 ) / S3F O4x =-Fma

11、x+ ( F max I 3Si 門0 - F max ta n0513COS 04+1/2 m2g I 3 COS 04)Si 門0/ S3F O4 y =m2g- F max ta n 05- ( Fmax l 3 S S 04 - F max ta n 05l 3COS 04 +1/2 m2g l 3 COS 04 )COS 04 / S3F 12x =:-(Fmaxl 3S in 04 - F max ta n 05 1 3 COS 04 +1/2 m2g l 3 COS 04 ) Si n04/ S3F12y =:(Fmaxl 3S in 04 - F maxta n 05 l 3C

12、OS 04 +1/2 m2g l 3 COS 04 ) COS 04 / S3Fo2x =F 12xFo2y =:F 12yTn：=(Fmaxl 3S in 04 - F maxta n 05 l 3 COS 04+1/2 m2g l 3 COS 04 ) l 1 COS( 02 - 04)/ S3（五）凸輪設(shè)計(jì)1.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求概述：1 ）已知擺桿9作等加速等減速運(yùn)動(dòng)，要求確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，有題目可以知道該凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動(dòng)。 各數(shù)據(jù)如表：符號(hào)書maxIO9DlO9O2rorrs'a單位° mm0。數(shù)據(jù)151301506115

13、651065422）由以上給定的各參數(shù)值及運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得其運(yùn)動(dòng)方程如下表:推程0W 2 © wo /2回程 o+sw © wo+s+'o/2書=24* * /(25* n )2書=n /12-24 ( © -17 n /36 ) /25 n3 =96 © /2523 =-96 ( © -17 n /36 ) 2/25B =192 n /25B =-192 n /25推程o /2 w ©wo回程o+s+'/2w © wo+s+（書=n /12-24 ( 5 n /12- ©2)書=24 (8 n /9-

14、 © ) 2/25 n3 =96 (5n /12- © ) 2/123 =-96 (8n /9- © ) 2/25B =-192 n /25B =192 n /253）依據(jù)上述運(yùn)動(dòng)方程繪制角位移 書、角速度3、及角加速度B的曲線:（1）、角位移曲線: 、取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺 z =1.25° /mn和螺桿擺角的比例尺 卩尸0.5 /mn在軸上截取 線段代表，過(guò)3點(diǎn)做橫軸的垂線，并在該垂線上截取33/代表（先做前半部分拋物線）. 做03的等分點(diǎn)1、2兩點(diǎn)，分別過(guò)這兩點(diǎn)做 書軸的平行線。 、將左方矩形邊等分成相同的分?jǐn)?shù)，得到點(diǎn)1/和2 / 、將坐標(biāo)原點(diǎn)分別與點(diǎn)1/ ,2 / ,3 /相連,得線段01 ,02/和03/ ,分別超過(guò) 1,2,3點(diǎn)且平行與屮軸的直線交與1" ,2 "和3". 、將點(diǎn)0,1 " ,2 " ,3 "連成光滑的曲線，即為等加速運(yùn)動(dòng)的位移曲線的部分，后 半段等減速運(yùn)動(dòng)的位移曲線的畫法與之相似.角速度3曲線: 、選凸輪轉(zhuǎn)角比例尺 =1.25 ° /mm和角速度比例尺 =0.0837(rad/s)/mm,在軸上截取線段代表。 由角速度方程可得© =© o/2, 3 = 3 max ,求得V換算到圖示長(zhǎng)度,3點(diǎn)處