牛頭刨床說明書

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上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：9，2方案號：班 級：姓 名：王小強學 號：2 2014年 1 月 15 日專心-專注-專業(yè)目錄一 導桿機構的運動分析u 機構的運動簡圖-1u 機構在位置2的速度及加速度分析-3u 機構在位置9的速度及加速度分析-5u 刨頭的運動線圖-7二 導桿機構的動態(tài)靜力分析u 在位置2處各運動副反作用力-9u 在位置2處曲柄上所需的平衡力矩-13三 飛輪設計u 安裝在軸O2上的飛輪轉動慣量JF的確定-14四 凸輪機構設計u 凸輪基本尺寸的確定- 14u 凸輪實際廓線的畫出- 15五 齒輪機構的設計u 齒輪副Z1-Z2的

2、變位系數的確定-16u 齒輪傳動的嚙合圖的繪制- 18六 總結- 19七 參考文獻-19一 導桿機構的運動分析1.1機構的運動簡圖 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。電動機經皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。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，稱工作切削。此時要求速度較低且均勻，以減少電動機容量和提高切削質量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產效率。為此刨床采用急回作用得導桿機構。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與棘輪機構帶動螺旋機構，使工作臺連

3、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，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，故需裝飛輪來減小株洲的速度波動，以減少切削質量和電動機容量。設計內容導桿機構的運動分析符號n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6單位r/minmm方案64350905800.3lo4B0.5 lo4B20050曲柄位置的確定曲柄位置圖的作法為：取1和8為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，1和7為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向將曲柄圓作12等分的位置。取第方案

4、的第2位置和第9位置（如下圖）。 1.2機構在位置2的速度及加速度分析選取尺寸比例尺l=0.001m/mm，作機構運動簡圖。LO4A=0.383m速度分析：取構件3和4的重合點（A2，A3，A4）進行速度分析。對構件2：VA2=2·LO2A=（60X2）/60x0.11=0.603m/s對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，VA3=VA2=0.603m/s對構件4：VA4 =VA3 + VA4A3大?。?？ 0.603 ？方向：AO4 AO2 / AO4取速度極點P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。得：VA4=0.283m/s，= VA4/ LO

5、4A=0.283/0.383=0.738 rad/sVA4A3=0.523m/s（A指向o2）VB4 = X LO4B=0.738*0.58=0.429 m/sVB5 = VB4=0.429 m/s對構件4：VC5= VB5 + VC5B5大?。?？ 0.429 ?方向：/XX O4B CB取速度極點P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。得：VC5=0.414 m/s位置2的加速度分析對構件2：aA2=w2 ²·LO2A=6.28*6.28*0.09=4.043 m/s²對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，aA3= aA2=4

6、.043 m/s²對構件4：aA4= a A4n + a A4= aA3 + a A4A3k + a A4A3r大小： ? 42lO4A ? ? 方向： ? BA O4B AO2 O4B /O4B 取加速度極點p，加速度比例尺a=0.01（m/s²）/mm。a A4A3k= 24A4 A3=2*0.738*0.523=0.7719m/s²=0.738*0.738*0.383=0.2826 m/s²作加速度多邊形如上圖所示。得：= 2.796 m/s² ， =2.820m/s²2.796/0.383=7.37.3*0.58=4.23 m

7、/s²0.738*0.738*0.58=0.3158m/s對構件5：: aC5= aB5 n + aB5 t + aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向：xx BO4 BO4 CB CB取加速度極點p，加速度比例尺a=0.01（m/s²）/mm。作加速度多邊形如上圖所示。得：=4.09m/s² =4.09m/s²1.3 位置9的加速度分析未知量方程 2和9號位置 VA4 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4BVC C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BCaA aA4 = + aA4= aA3n+aA4A3K+

8、aA4A3r大小: 42lO4A ? 24A4A3 ?方向：BA O4B AO2 O4B O4B acac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BC9號位置速度圖：ac=0.62Vc=0.649號位置加速度圖：1.4刨頭的運動線圖由計算得刨頭C在各個位置對應位移 速度 加速度，將其依次連接，構成圓滑的曲線，即得刨頭C的運動線圖。刨頭線圖如下： 二 導桿機構的動態(tài)靜力分析已知 各構件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導桿4 繞重心的轉動慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。動態(tài)靜力分析過程：取“2”點為研究對象，分離5、6構件進行運動靜力分析，作

9、阻力體如圖15所示，選取長度比例尺µl=0.001m/mm,選取力比例尺µP=10N/mm圖15已知P=9000N，G6=800N，又ac=4.099m/s2,那么我們可以計算FI6=-m6×ac =- G6/g×ac =-800/10×4.099=-327.957N又 F = P + G6 + FI6 + F45 + FRI6 =0 方向： x軸 y軸 與ac反向 BC y軸 大?。?9000 800 -m6a6 ? ? 作力多邊行如圖1-7所示，選取力比例尺µP=10N/mm。圖1-6由圖1-6力多邊形可得：F R45=CD

10、83;µN=933.2×10N=9332NFR16= AD·µN=108.6×10N=1086N取構件6為受力平衡體，并對C點取距，有分離3,4構件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖1-7所示。圖1-7已知：F R54=F R45=9331.281N，G4=220NaS4=aA4·lO4S4/lO4A=2.778×290/383.420=2.101m/s2 S4=4=7.225 rad/s2可得構件4上的慣性力FI4=-G4/g×aS4=-220/10×2.101=-46.231N方向與aS4運動方向相反；

11、慣性力偶矩MS4=-JS4·S4=-1.2×7.225 = -8.670N·m方向與4運動方向相反（逆時針；）將FI4和MS4將合并成一個總慣性力F´S4（=FI4）偏離質心S4的距離為hS4= MS4/ FI4，其對S4之矩的方向與4的方向相反（逆時針）。取構件4為受力平衡體，對A點取矩得：在圖上量取所需要的長度lAB=196.5 ，lS4A=93.4 ，lO4A=383.4MA=FR54cos15。lABµl+MS4+ FI4cos4。lS4Aµl+G4sin13。lS4Aµl+FRO4lO4Aµl=0 =17

12、71.7-8.6-4.3+4.6+0.38FRO4=0代入數據， 得FRO4 =-4599.0 N 方向垂直O(jiān)4B向右F = FR54 + FR34 + F´S4 + G4 + FRO4 + FRO4n=0方向: BC O4B 與aS4同向 y軸 O4B（向右）O4B大?。?? ?作力的多邊形如圖1-8所示，選取力比例尺µP=10N/mm。圖1-8由圖1-8得：FR34 =EA·µN=451.6×10N=4516NFRO4n =FA·µN=218.1×10N=2181N方向：O4B向下因為曲柄2滑塊3的重量可忽略不

13、計，有F R34 = F R23= FR32對曲柄2進行運動靜力分析，作組力體圖如圖1-9示，圖1-9由圖1-9知，曲柄2為受力平衡體 對O2點取矩得：F R12= FR32MO2= Mb-FR32 sin28。l O2 Aµl=0即M=192.7N·m項目位置FI6FI4MS4hS4大小方向2-327.957-46.231-8.670 逆時針 0.187單位 4N N.m m項目位置PFR16F R54=F R45FR34 = F R23My大小方向290001049.0489331.2814516.086192.717順時針單位 N N .m 三 飛輪設計安裝在軸O2上

14、的飛輪轉動慣量JF的確定用慣性力法確定JF位置123456平衡力矩0300480525457.5367.57891011121247.51037.556.25-52.5-750由圖可得最大盈虧功【W】=3589 J四 凸輪機構設計設計內容符號數據單位凸輪機構設計max15°lO9D135mm38°70°S10° 70°r061mmlO2O9148mm凸輪輪廓曲線設計所依據的基本原理是反轉法原理。設想給整個凸輪機構加上一個公共角速度-w，使其繞軸心O轉動。這是凸輪于推桿之間的相對運動并未改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面隨其機架O點以角速

15、度-w繞軸心O轉動，一方面又在繞機架O點作勻加速擺動。這樣，推桿在這種復合運動中，其滾子中心運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，在作此圓族的包絡線，即為凸輪的工作廓線。1、取任意一點O2為圓心，以r0作基圓，再以O2為圓心，以r=148mm為半徑作轉軸圓，在轉軸圓上O2左上方任取一點O9。 2、以O9為圓心，以135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再逆時針方向旋轉畫的圓弧，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，則得到擺桿的各個位置角度；再以逆時針方向旋轉并在轉軸圓上分別

16、畫出推程、遠休、回程，這三個階段。再以11.6對推程段等分、11.6對回程段等分，并用1-13數字進行標記，得到了轉軸圓上的一系列的點，這些點即為擺桿在反轉過程中依次占據的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應位置畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲線把各個點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，以rg=15mm為滾子半徑作一系列的圓，再作此圓族的包絡線，即為凸輪的實際輪廓。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）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓

17、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，三個小圓分別于E、F、H、M四個點處，如圖所示；過E、F兩點作直線，再過H、M兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑五 齒輪機構的設計1 Z2齒輪齒數的確定由齒輪的傳動情況可得：= 得 =480(rad/s)= 得=192(rad/s)= 得 = =392 齒輪副-的變位系數的確定有圖可知：r sin=mzsin/2 =代入不根切的幾何條件式 得x 于是得出不發(fā)生根切的最小變位系數為= 當=,z=13時，有 =0.24, =-0.24 3 ，齒輪數據的確定名稱符號齒輪1齒輪2變位系數x0.24-0

18、.24分度圓直徑d78234嚙合角2020齒頂高7.444.56齒根高6.068.94齒頂圓直徑92.88243.12齒根圓直徑65.88216.12中心距a1564 畫出齒輪副-由計算結果，利用CAD二次開發(fā)軟件，畫出兩個齒輪，然后組裝為齒輪嚙合圖，并作標注。六 總結通過本次課程設計我覺得我的收獲很多，讓我對所學知識得到了更深的理解。以前對于速度加速度的分析只能是略懂，雖然能做一些相關類型的題目，但也只是套公式而已。很多類似的題目做起來很不熟練，也經常容易出錯，像方向之類的問題就很容易出錯。隨著課程設計的學習與研究，較為深入的了解了矢量方程圖解法對機構的速度及加速度的分析，較清晰的理解了科氏加速度等方向的判斷。當然相對與同一位置的分析每個都做了好幾遍，因為每次算出來的結果都不是相同的，不得不重新計算。不過好處就是我對于這些