牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計

機械原理設(shè)計說明書設(shè)計題目:牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計學(xué)生：汪在福班級:鐵車二班學(xué)號:指導(dǎo)老師：

機械原理設(shè)計說明書設(shè)計題目：牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計學(xué)生姓名汪在福班級鐵車二班學(xué)號20116473一、設(shè)計題目簡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，且切削時刨刀的移動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給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加E執(zhí)行Bl枷5E執(zhí)行Bl枷5動茴圈二、設(shè)計數(shù)據(jù)與要求電動機軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃D點與鉸鏈點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2轉(zhuǎn)速偏差為±5%。要求導(dǎo)桿機構(gòu)的最大壓力角應(yīng)為最小值；凸輪機構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值［a之內(nèi)，擺動從動件9的升、回程運動規(guī)律均為等加速等減速運動。執(zhí)行構(gòu)件的傳動效率按0.95計算，系統(tǒng)有過載保護。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計題號導(dǎo)桿機構(gòu)運動分析導(dǎo)桿機構(gòu)動態(tài)靜力分析凸輪機構(gòu)設(shè)計速轉(zhuǎn)架機作行程工：程速比系數(shù)亍連桿與導(dǎo)桿之比作阻力桿質(zhì)量導(dǎo)塊質(zhì)量滑桿轉(zhuǎn)動慣量導(dǎo)動件最大擺角從動桿桿長從用壓力角許程運動角推休止角遠(yuǎn)程運動角C05304004:.40.3638002208.21513012456015三、設(shè)計任務(wù)1、根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定2?3個其他形式的執(zhí)行機構(gòu)（連桿機構(gòu)），并對這些機構(gòu)進行分析對比。2、根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機構(gòu)的運動尺寸。并將設(shè)計結(jié)果和步驟寫在設(shè)計說明書中。3、用軟件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）對執(zhí)行機構(gòu)進行運動仿真，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖。4、導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析。通過參數(shù)化的建模，細(xì)化機構(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)語句，打印外加力的曲線，并求出最大平衡力矩和功率。5、凸輪機構(gòu)設(shè)計。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、機架1O2O9和滾子半徑rr），并將運算結(jié)果寫在說明書中。將凸輪機構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，在軟件中建模，畫出凸輪機構(gòu)的實際廓線，打印出從動件運動規(guī)律和凸輪機構(gòu)仿真模型。6、編寫設(shè)計說明書一份。應(yīng)包括設(shè)計任務(wù)、設(shè)計參數(shù)、設(shè)計計算過程等。.設(shè)計過程（一）方案選擇與確定方案一：如圖（1）采用雙曲柄六桿機構(gòu)ABCD，曲柄AB和CD不等長。方案特點:(1)主動曲柄AB等速轉(zhuǎn)動時，從動曲柄DC做變速運動，并有急回特性。(2)在雙曲柄機構(gòu)ABCD上串聯(lián)偏置式曲柄滑塊機構(gòu)DCE，并在滑塊上固結(jié)刨頭，兩個連桿機構(gòu)串聯(lián)，使急回作用更加顯著。同時回程有較大的加速度，提高了刨床的效率。圖一方案二：方案為偏置曲柄滑塊機構(gòu)。如圖二方案特點：結(jié)構(gòu)簡單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點。一是由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構(gòu)所需活動空間較大；二是機構(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：由曲柄搖桿機構(gòu)與搖桿滑塊機構(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，但在曲柄搖桿機構(gòu)ABCD中，隨著行程速比系數(shù)K的增大，機構(gòu)的最大壓力角仍然較大，而且整個機構(gòu)系統(tǒng)所占空間比方案（二）更大。如圖三圖三方案四：由擺動導(dǎo)桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串聯(lián)而成。該方案克服了方案（三）的缺點，傳力特性好，機構(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（二）傳動機構(gòu)尺寸的確定令。4點為基點用以確定尺寸，滑塊6導(dǎo)程回路距基點。4距離L；擺動導(dǎo)桿運動所繞圓心0距基點O距離l；導(dǎo)桿OA的長度l；導(dǎo)桿OB的長度l；連桿BC長24O2O420Q4O4B度l廠。BC由題目已知尺寸及相互關(guān)系:機架I。。=430mm；工作行程H=400mm；連桿與導(dǎo)桿之比—Be=0.36；lob行程速比系數(shù)K=1.4。.根據(jù)所給數(shù)據(jù)確定機構(gòu)尺寸k—114—1極位夾角：0=180?！?180?！?30。k+11.4+1導(dǎo)桿長度l=H^—=4001=773mmBO42sin02sin15。sin^連桿長度：1/0.36lo4=278mm曲柄長度:l=lsin-=430*sin15=111mmAO2O2O42為了使機構(gòu)在運動過程中具有良好的傳動力特性；即要求設(shè)計時使得機構(gòu)的最大壓力角具有最小，，應(yīng)此分析得出:只有將構(gòu)件5即B點移到兩極限位置連線的中垂線上,才能保證機構(gòu)運動過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，最大壓力角為a3,刨頭可能的最大壓力角位置是導(dǎo)桿B和B'，設(shè)壓力角為a，a（見下圖五）。根據(jù)幾何關(guān)系a=0+a。由于a與TOC\o"1-5"\h\z123212a，a呈背離關(guān)系，即a增加則a，a減小且a>a。則要使機構(gòu)整體壓力最小，1321331只要有a=a，當(dāng)刨頭處于導(dǎo)桿擺孤平均置處a=a，貝Varcsina=2BO4—23122lBC所以1,,0-1,……小%4=Lbo4—2lO4（1—cos2）=773--*773（1—cos15）=773-13=760mmB（圖六）02（三）機構(gòu)運動簡圖的繪制選取一長度比例尺，機構(gòu)運動簡圖的繪圖如圖六所示通過上面的計算，確定數(shù)據(jù)匯總?cè)缦?極位夾角：30度連桿:278mm導(dǎo)桿:778mm曲柄:111mm高度:760mm連桿:278mm導(dǎo)桿:778mm曲柄:111mm高度:760mm（四）靜力分析1）對曲柄，由平衡條件有:以=°,Fx+F2x=0；以=0,F+f=0；Vm=0；O2Fl]SinO2-f11COS92-Tn=02）對導(dǎo)桿，又平衡條件有:亭=0,以=0,Vm=0,Jo4F°4x+F43x-F23sin94=0；Fo4+F43+F23COS04-m2g=0；-F1sin。+F1cos。-1/2mg1cos。+Fs=0

43x3443y342342333212X以=0以=0,卒=°，由平衡條件有F32sin94-F12x=0-F32COS04-F12=04）對連桿，￡F=0,-F34"LU0；x*，F(xiàn)UF34y=0；\^m=0，F(xiàn)lcos。+Flsin。=0/」cy45max45o4綜上所述聯(lián)立方程求得F=-F34xmaxFcy=-Fmaxtan95F34y=Laxtan%F=（Flsin。-Ftan。lcos。+1/2mglcos。）/s23max34max5342°343F=-FO4尤max+（Flsin。-Ftan。lcos。+1/2mglcos。）sin。/smax34max53423433Fo4=m2g-Ftan。5-（Flsin。-Ftan。lcos。+1/2mmax34max5342gl3cos04）cos。4/s3F=-（Flsin。-Ftan。lcos。+1/2mglcos。）sin。/s12工max34max5342°3443F=（Flsin。-Ftan。lcos。+1/2mglcos。）cos。/s12ymax34max5342°3443Tn=（Fl3sin。4-Ftan。5lcos。+1/2mglcos。）lcos（。-。）/s342°341243（五）凸輪設(shè)計1.凸輪機構(gòu)的設(shè)計要求概述：1）已知擺桿9作等加速等減速運動，要求確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子符號項max〔O9D‘O9O2rorr少饑少’a單位O__mm°o數(shù)據(jù)；15.130150611565106542半徑，有題目可以知道該凸輪機構(gòu)的從動件運動規(guī)律為等加速等減速運動。各數(shù)據(jù)如表：2）由以上給定的各參數(shù)值及運動規(guī)律可得其運動方程如下表:推程0<2^<Oo/2回程0o+0sW6W0o+0s+0'o/2^=24*0*0/(25*n)W=n/12-24(6-17n/36)2/25n3=966/253=-96(6-17n/36)2/25B=192n/25B=-192n/25推程①。/2W6W0o回程0o+0s+0’o/2W6W0o+0s+<W=n/12-24(5n/12-6)4=24(8n/9-6)2/25n3=96(5n/12-6)2/123=-96(8n/9-6)2/25B=-192n/25B=192n/253）依據(jù)上述運動方程繪制角位移巾、角速度3、及角加速度B的曲線:（1）、角位移曲線：、取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺七二1.25°/mn和螺桿擺角的比例尺u^=0.5/mn在軸上截取線段代表，過3點做橫軸的垂線，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1、2兩點，分別過這兩點做巾軸的平行線。、將左方矩形邊等分成相同的分?jǐn)?shù)，得到點1’和2，。、將坐標(biāo)原點分別與點1’，2’，3’相連,得線段01’，02’和03’，分別超過1,2,3點且平行與甲軸的直線交與1”，2”和3”.、將點0,1”，2”，3”連成光滑的曲線，即為等加速運動的位移曲線的部分，后半段等減速運動的位移曲線的畫法與之相似.（2）角速度3曲線：

、選凸輪轉(zhuǎn)角比例尺u「1.25°/mm和角速度比例尺u=0.0837(rad/s)/mm，在軸上截取線段代表。10’祖(°)圖⑵10’祖(°)圖⑵由角速度方程可得6=6/2,3=3max，求得v換算到圖示長度,3點處6二①0/2,故3max位于過3點且平行與3軸的直線.由于運