牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計說 明 書設(shè)計題目 牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計系 別 機(jī)械工程系 專業(yè)班級 數(shù)控 學(xué)生姓名 學(xué) 號 200900104078 指導(dǎo)教師 2011 年 6 月 11 日目錄：1、 程設(shè)計任務(wù)書 1 (1)工作原理及工藝動作過程 1（2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 22、 設(shè)計說明書 3（1）畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 3（2）對位置3點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析 3（3）對位置8點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析 5（4）對位置3點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)靜力分析 6（5）刨頭C點(diǎn)的運(yùn)動線圖 7（6）凸輪的設(shè)計及從動件運(yùn)動線圖 83、 總結(jié)和心得 104、 附件和參考文獻(xiàn) 11一、課程設(shè)計任務(wù)書1.

2、工作原理及工藝動作過程牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。刨床工作時, 如圖(1-1）所示，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻；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(jī)構(gòu)。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。切削阻力如圖(b）所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr圖（1-1）2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析符號n2單位r/minmm方案724301108100.3618040

3、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所作圓弧高的平分線上。要求 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩個位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動線圖。以上內(nèi)容與后面動態(tài)靜力分析一起畫在1號圖紙上。二、設(shè)計說明書 1畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖1、根據(jù)方案提供的數(shù)據(jù), 以O(shè)4為原點(diǎn)定出坐標(biāo)系，根據(jù)尺寸分別定出O2點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為：取1和8為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置，1和8為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置,分別作出第方案的第3位置和第8位置滑塊C所處的位置。

4、2. 對位置3點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析 （a)速度分析 取速度比例尺=0.01對A點(diǎn)： = + 方向： /大小： ？ ？ 畫速度矢量圖,求得:=V= V=對于C點(diǎn)： = + 方向： /導(dǎo)軌 大?。?？ ？ 作速度矢量圖, 求得: =(b)加速度分析 選取加速度比例尺為=對于A點(diǎn)：= + = + + 方向： A A / 大?。?？ ?已知: = =2= 作加速度矢量圖,求得：=, = 對于C點(diǎn)： = + + 方向：/導(dǎo)軌 B CB 大?。?？ ？ 已知: = ,=，作加速度矢量圖,求得： = 3對位置8點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析（a)速度分析 位置8和位置8重合取速度比例尺= =0.829m/

5、s = 0 = 0 (b)加速度分析 選取加速度比例尺為=對于A點(diǎn)： = = + 方向： A / 大?。?？ ?已知= 作加速度矢量圖，求得：= = 對于C點(diǎn) ： = + 方向：/導(dǎo)軌 B 大小： ？ ？ 已知= 作加速度矢量圖，求得：= 4對位置3點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)靜力分析(a)數(shù)據(jù)要求P620N180mm40mm8000N100mm(b)動態(tài)靜力分析以構(gòu)件6作為研究對象進(jìn)行動態(tài)靜力分析，作組力體圖 由 = + + + + = 0 方向： BC 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌 大?。?？ ？ 已知G6=620N，F(xiàn)I6= m= 780.2N，= 8000 N 作力矢量圖，求得： F56=8768 N，F(xiàn)I6

6、=486.2 N由= · + · · = 0求得：=924.157mm以構(gòu)件3和4作為研究對象進(jìn)行運(yùn)動靜力分析，作出桿組力體圖= + + = 0 由三力交匯定理，作力矢量圖，求得：已知： F34=14317.2 N，F(xiàn)14=5781N 以構(gòu)件1作為研究對象，作出曲柄的扭矩示圖 = M = 0 已知：= 88.5mm，求得：M = 1267 N·m 5刨頭的位移，速度和加速度曲線方案3 C點(diǎn)各個位置的位移、速度、加速度數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下： 位置123456789101112位移（mm）0208416424432839241638429014436速度（m/s）0

7、0.671.001.231.221.000.670-0.93-1.92-1.88-0.95加速度（m/s²）11.57.1401.5-1.4-4-6.7-12.6-7.68.58.38.3 根據(jù)圖表統(tǒng)計的數(shù)據(jù)在1號圖紙上分別作出C點(diǎn)相應(yīng)的位移、速度、加速度圖 。 6凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計（a）設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計max15°lO9D130mm42°75°S10° 65°r045mmlO2O9150mm（b）設(shè)計原理凸輪輪廓曲線設(shè)計所依據(jù)的基本原理是反轉(zhuǎn)法原理。設(shè)想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上一個公共角速度-w，使其繞軸心O轉(zhuǎn)動。這是

8、凸輪于推桿之間的相對運(yùn)動并未改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面隨其機(jī)架O點(diǎn)以角速度-w繞軸心O轉(zhuǎn)動，一方面又在繞機(jī)架O點(diǎn)作勻加速擺動。這樣，推桿在這種復(fù)合運(yùn)動中，其滾子中心運(yùn)動的軌跡即為凸輪的理論輪廓線。以理論輪廓線上一系列點(diǎn)為圓心，以滾子半徑r為半徑，作一系列的圓，在作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪的工作廓線。（c）凸輪從動件的運(yùn)動線圖數(shù)據(jù)凸輪轉(zhuǎn)角（°）推程遠(yuǎn)休S回程12.52537.55062.5751010.821.632.443.25465擺角（°）0.41.73.713. 314.615014.512.85.02.20.50角速度（rad/s）1.01.43.0

9、1.41.0001.12.23.32.21.10角加速度(ras/s²)0.60.60.60.60.60.600.80.80.80.80.80.8（d）設(shè)計過程如A3圖所示：選取比例尺，作圖l=1mm/mm。1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以 作基圓，再以O(shè)2為圓心，以為半徑作轉(zhuǎn)軸圓，在轉(zhuǎn)軸圓上O2左上方任取一點(diǎn)O9。 2、以O(shè)9為圓心，以為半徑畫弧與基圓交于D點(diǎn)。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再逆時針方向旋轉(zhuǎn)畫的圓弧，再把圓弧按0、1、4、9、4、1、0分成6份；分別連接和圓弧上的這些點(diǎn)，則得到擺桿的各個位置角度；再以逆時針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程，這三個階段。再

10、以對推程段等分、對回程段等分，并用1-13數(shù)字進(jìn)行標(biāo)記，得到了轉(zhuǎn)軸圓上的一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)即為擺桿在反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的點(diǎn)，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點(diǎn)的位置，再用光滑曲線把各個點(diǎn)連接起來即可得到凸輪的外輪廓。在外輪廓上取一系列的點(diǎn)，以為滾子半徑作一系列的圓，再作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪的實(shí)際輪廓。3、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定：用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用目測法估計凸輪理論廓線上的的大致位置（記為A點(diǎn)）；以A點(diǎn)位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上；在圓A兩邊分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個

11、小圓分別交于E、F、H、M四個點(diǎn)處，如圖所示；過E、F兩點(diǎn)作直線，再過H、M兩點(diǎn)作直線，兩直線交于O點(diǎn)，則O點(diǎn)近似為凸輪廓線上A點(diǎn)的曲率中心，曲率半徑。三、總結(jié) 通過對牛頭刨床的運(yùn)動分析與設(shè)計，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性和傳力特性,現(xiàn)對牛頭刨床作出如下評價： 1、行程大小，即主動件位于兩側(cè)極限為止時，刨刀行程H在所須的長度（約在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時，工作臺做橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量相同；2、運(yùn)動特性，刨刀勻速前進(jìn)，快速返回，以減少非工段時間，有急回特性；這樣可以提高生產(chǎn)率。3、整體運(yùn)動空間的大小，即尺寸的范圍大約在1200mm左右，寬900mm左右。五、心得通過這次課程設(shè)計，我對機(jī)械運(yùn)動學(xué)的分析和設(shè)計有了更深入的了解，也掌握了凸輪設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理。我