牛頭刨床機械原理課程設計1點和6點.

1、機械原理課程設計說明書設計題目：牛頭刨床的設計機構位置編號：6和1方案號：2號班 級：2012250404姓名：馬金柱學 號：2012250404272015年01月20日 一、概述1. 課程設計的題目此次課程設計的題目是：牛頭刨床的主傳動結構的設計.2. 課程設計的任務和目的1）任務：1. 導桿機構進行運動分析；2. 導桿機構進行動態(tài)靜力分析；3. 飛輪設計；（略）4. 凸輪機構設計；5. 齒輪機構的設計。2）目的：機械原理課程設計是培養(yǎng)學生掌握機械系統(tǒng)運動方案設計能力的技術基礎課程，它是機械原理課程學習過程中的一個 重要實踐環(huán)節(jié)。其目的是以機械原理課程的學習為基礎，進一步鞏固和加深所學的基

2、本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)學生分 析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力，使學生熟悉機械系統(tǒng)設計的步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學和動力學的分析和整體設計等，并進一步提高計算、分析，計算機輔助設計、繪圖以及查閱和使用文獻的綜合能力。3. 課程設計的要求牛頭刨床的主傳動的從動機構是刨頭，在設計主傳動機構時，要滿足所設計的機構要能使牛頭刨床正常的運轉，同時設計的主傳動機構的行程要有急回運動的特性，以及很好的動力特性。盡量是設計的結構簡單，實用，能很好的實現(xiàn)傳動功能。二. 機構簡介與設計數(shù)據(jù)1，機構簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖4-1。電動機經(jīng)皮帶

3、和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪 &刨床工作時，由導 桿機構2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。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)效率。為此刨床采用有急回作用的導桿 機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機 構1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構（圖中沒有畫出），使工作臺連同 工件一次進級運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程過程中，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，見 圖4-1, b

4、）而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個循環(huán)運動 中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪 來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機容量。77771c)執(zhí)行機構運動簡圖2,設計數(shù)據(jù)見表4-11)設 計 內(nèi) 容導桿機械的運動分析導桿機構的動態(tài)靜力分析符 號n2Lo2 o4Lo2ALo4BIBCLo4 s4Xs6Ys6G4G6PypJs4單位r/minmmNmmKg m2方 案1603801105400.25lo4B0.5l o4B240502007007000801.1264350905800.3l o4B0.5l o4B200502208009000801.23

5、724301108100.36lo4B0.5l o4B1804022062080001001.22）選擇設計方案:設計內(nèi)容導桿機構的運動分析導桿機構的靜力分析符號n2lO 2O4lo 2Alo 4Bl BClo 4S4XS6ys6GGPypJS4單位r/minmmNmmKg m方案U64350905800.3lo 4B0.5lo 4B200502208009000801.2設計內(nèi)容飛輪轉動慣量的確定凸輪機構的設計符號5no'Z1Zo'Z1'Jo2Jo1Jo ”Jo'ImaxLo9Da ©© s© '單位r/minKg.m20

6、mm0方案U0.1514401316400.50.40.250.21513538701070r_*巧二匚 tL-P- I*- 萬案特點:1、結構簡單，制造方便，能承受較大的載荷；2、具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù) K的要求;3、滑塊行程可以根據(jù)桿長任意調(diào)整；4、機構傳動角恒為90度，傳動性能好；5、工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩符合切削要求；6機構運動鏈較長，傳動間隙較大；7、中間移動副實現(xiàn)較難。三. 課程設計的內(nèi)容和步驟1 導桿機構的設計及運動分析1）導桿機構簡圖匚II - C/W ts42）導桿機構運動分析Q4 1a.曲柄位置“ 6”做速度分析，加速度分析(列矢量方程，畫速度圖，

7、加速度圖) 取曲柄位置“ 6”進行速度分析。取構件3和4的重合點A進行速度分析。有 2=2X3.14 64/60=6.698666667 rad/s 其轉向為順時針方向加=u2=血 X1O2A pi=6.698666667 90X0.001=0.60288 m/s 方向:A°2列速度矢量方程，得U4 = U3 + U4A3大小 ？"?方向丄o4a 丄o2a II o4b取速度極點P，速度比例尺pv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖圖1-3則由圖1-3知，u4=pa4 v=48.64352445 0.01 m/s =0.4864352445 m/s 方向 pa4S4

8、A3=a3a4 v=35.6153178 0.01m/s=0. 356153178m/s 方向 a3a4CL4= UA4/ lo4A 衛(wèi)=0.4864352445/0.41841411745=1.1625689103rad/s其轉向為順時針方向。u =5 lO4B 口 =1.1625689103 0<58=0.674289967865m/s 方向 pf b取5構件為研究對象，列速度矢量方程，得u = u + UCB大?。?quot;？方向/ XX 丄O4B 丄BC其速度多邊形如圖1-1所示，有u=pc v=66.46579386 0.01 m/s =0. 6646579386m/s 方向

9、 pf cUB=bc 10.27504851 0.01 m/s =0. 1027504851m/s 方向 bf cb.取曲柄位置“ 6”進行加速度分析.取曲柄構件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程，得ntkraA4 = a A4 + a A4 = a A3 + a A4A3 + a A4A3大??？"?VV?方向 ？Af Q 丄 QB A f O2 丄 QB （向左）/ O4Bn 22aA4 =34 0lo4A 衛(wèi)=1.1625689103 00.41841411745=0.56551449203m/s2方向p'fna A3= 3220o2a 卩=6.698666

10、6672刈0 >0.00仁-4.03849216039m/s2方向kSA4A3 =2 34 U4A3 3=2X1.1625689103 0356153178=0.82810522395m/ s 方向兔'k取加速度極點為p/，加速度比例尺 由=0.1 (m/s2) /mm,作加速度多邊形圖圖1-4則由圖1 4知，a A4t=n1 曲 a=15.64929517 區(qū)1 =1.564929517m/s2方向 n afa A4A3r = ka4 a=：26.98876937 %1 =2.698876937m/s2 方向 ka4a=aA4t/l O4A 口 =1.564929517/0.3

11、8342033151rad/$=4.0814985238rad/$轉向為逆時針方向。a A4 = p a4' a =16.63928845 0.1=-1.663928845m/s2方向 pa A4A3 =a3' af a=28.12648423 (X仁2.812648423 m/s2方向比a4' 取5構件的研究對象，列加速度矢量方程，得n t ntac= aB + aB + acB + acB大小 ？"""?方向 / XX B A 丄 AB C B丄 BCaBn=342Xo4B 卩=1.16256891032X580 >.001=7.

12、8390855303 m/$a T=aA4t Io4b/Io4a=1.564929517 580/383.42033151=2.1692841661m/s2n22acBn=uCB U =0. 10275048512/0.174=0.0606762195 m/s2其加速度多邊形如圖11所示，有a = p b" a 中23.06578941 0.氷 m/s2 =-2.306578941m/s2Oqb = n 2C 'a 韋4.43203343 0.氷 m/s2 =0. 443203343 m/s2ac = p c a =122.02727271 0.氷 m/s2 =-2.2027

13、27271 m/s2總結6速度和加速度值以速度 比例尺 1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0. 05m/ s2) / mm用相對運動的圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4， 1- 5，并將其結果列入表格(1-2)表格 1 - 1位置未知量結果6VA40.4864352445 m/sVc0. 6646579386m/saA1.663928845m/s2ac-2.202727271 m/s2a、曲柄位置“ 1”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“ 1”進行速度分析。因構件 2和3在A處的轉動副相連，故VA2

14、=VA3，其大小等于 型1 02A，方向垂直于。2 A線，指向與 型致型=2 n 2/6O rad/s=6.7020643264rad/sU3 = U2 =O2A= 6.702064213*0.09m/s=0.603185789m/s （丄 O2A）取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得U4= LA3+ U4A3大小 ？"?方向丄O4A 丄O2A/ O4B取速度極點P,速度比例尺 代=0.005 （m/s）/mm，作速度多邊形如圖1-2LA4A3 = a3a4 ，pv=0m/S由速度影像定理求得U5= ub4= U4 O4B/ O 4A=0m/s又c<4= u4

15、 / lo4A=0rad/s取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得U5= U5+ UC5B5大小 ? V?方向 / XX丄O4B 丄BC取速度極點P,速度比例尺 w=0.01(m/s)/mm,則由圖 1-2知， u5= Pc5 w=0m/sUC5B5 = b5c5 出=°m/swcb= UC5B5/I cb=0 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“ T進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連, 故aA2 = aA3,其大小等于 m2Io2a,方向由A指向O2。co2=6.7O2O643264rad/s,aA3 = a；2 = 322 LO2a=6.70206432642

16、>0.09 m/s2=4.04258996116m/s2取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得:K aA4A3raA4A3n ,TnaA4= aA4 + aA4 = aA32大?。?？CO4 l O4A2 34 u4 A3方向： ？4A丄O4B AO 2丄O4B取5構件為研究對象，列加速度矢量方程，得ntac5= aB5+ Sb5B5 + a c5B5/ O4B大小VW52 Lbc方向 / xx V c b丄BC取加速度極點為p/ ,加速度比例尺 =0.05 (m/s2) /mm,作加速度多邊形如圖1-3所示則由圖1-3知,C5B5=b5c5 Pv=0m/Sw5 = 3cB=

17、UC5B5/lcB=0ad/S a；4=0 m/s2aA4A3K =0 m/s2aA4 =4.042589961168314 m/s2,2 用加速度影象法求得 aB5 = aB4 = aA4* O4B/ O4A=6.932257312225 m/s2所以 ac=0.01 x (p ' c' )=6.5990882824 m/s總結1點的速度和加速度值以速度 比例尺(1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0. 05m/ s2) / mm用相對運動的圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-2 , 1-3 ,并將其結果列入表格(1-2

18、)位置未知量結果1VA4Om/sVcOm/saA4.04258996116 m/s 2ac26.5990882824m/s機構動態(tài)靜力分析導桿機構的動態(tài)靜力分析已知：各構件的質(zhì)量 G (曲柄2,滑塊3和連桿5的重量可 以忽略不計)，導桿4繞重心的轉動慣量J及切削力P的變化 規(guī)律可知。5-6桿組示力體共受五個力，分別為P,G6, F16, 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F16大小可由運動分析求得，方向水平 向左，選取比例尺 U=(10N)/mm做力的多邊形。U=1

19、0N/mm已知 P=9000N,G6=800N.又ac=ac5=2.207695373m/s 2,那么我們可以計算，F(xiàn)16=-G6/g*a c=-800/9.8*2.207695373=-180.2200304N又藝 F=P+G6+F16+F45+R16=0做力的多邊形如下，圖（1）PF16G6廠工FR16由力多邊形可得：Ff45=CD*U=9181.5664521NFr16=AD*UN=649.014527N在圖中，對C點取矩，有藝 Mc=-P*yp-G6*Xs6+FR16*x-F16*y s6=0帶入數(shù)據(jù)得 x=736.013884m分離3,4構件進行靜力分析，桿組力體圖如下，圖（2）RR54FR14FR14已知；FR54=-FR45=-9181.5664521N,G4=220Nas4=aA4*l o4s4/l o4A=1.672045