機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)牛頭刨床

PAGEPAGE13《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)自1421班學(xué)生姓名：郭文超學(xué)號(hào)：03320142108指導(dǎo)教師：趙楠2016年07月04日——2016年07月07日目錄工作原理 3一.設(shè)計(jì)任務(wù) 4二.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 4三.設(shè)計(jì)要求 51、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 52、確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸 53、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 5四.設(shè)計(jì)方案選定 5五.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 61.3點(diǎn)速度分析 72.3點(diǎn)加速度分析 83.8點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析 114.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線圖 11六.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11八.參考文獻(xiàn) 13工作原理.牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖a）所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2－3－4－5－6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱(chēng)為空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1－9－10－11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作過(guò)程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段0.05H的空刀距離，見(jiàn)圖b），而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。

(a)(b)圖d一.設(shè)計(jì)任務(wù)1、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。2、確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸。3、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。4、對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析。二.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)本組選擇第三組數(shù)據(jù)表1設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)方案和數(shù)據(jù)單位IIIIII1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析n2606472rpml0204380350430mml02A11090110mml04B540580810mmlBC0.25l04B0.3l04B0.36l04Bmm表2設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)方案和數(shù)據(jù)單位IIIIII2凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)ψmax151515°L09D125135130mm[α]403842°Ф757075°ФS101010°Ф’757065°三.設(shè)計(jì)要求1、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定1～2個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），給出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖并簡(jiǎn)單介紹其傳動(dòng)特點(diǎn)。2、確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸根據(jù)表一對(duì)應(yīng)組的數(shù)據(jù)，用圖解法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫(xiě)在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中。注意：為使整個(gè)過(guò)程最大壓力角最小，刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上(見(jiàn)圖d)。3、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)表一對(duì)應(yīng)組的數(shù)據(jù)，每人做曲柄對(duì)應(yīng)2個(gè)位置的速度和加速度分析，要求用圖解法畫(huà)出速度多邊形，列出矢量方程，求出刨頭3的速度、加速度，將過(guò)程詳細(xì)地寫(xiě)在說(shuō)明書(shū)中。四.設(shè)計(jì)方案選定如圖所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的5桿機(jī)構(gòu)。采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動(dòng)角r始終為90o，且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸，可以保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當(dāng)確定刨頭的導(dǎo)路位置，可以使壓力角盡量小。五.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.3點(diǎn)速度分析當(dāng)曲柄位于3點(diǎn)時(shí)如上圖已知：ω04=2πn/60=7.536rad/sVA4=VA3A4+VA3方向：⊥桿4∥桿4⊥桿2大?。?？？√已知：VA3=ω04×L2=7.536×110=828.96mm/s作圖得：VA4=670.05MM/Sω04=VA4/LAO4=670.05/513.91=1.306rad/sVB=ω04×L4=1.306×810=1057.86mm/sVc=VB+VCB方向：∥X-X√⊥桿BC大?。?？√？由作圖法得：：VC=1048.3mm/s2.3點(diǎn)加速度分析加速度分析：取曲柄位置“3”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故anA2=anA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702064328rad/s,anA3=anA2=ω22·LO2A=6.7020643282×0.09m/s2=4.042589963m/s2取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得：aA4=anA4+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3v大小:?ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm,圖1-3由圖1-3知,aA4=P′a4′·μa=3.2638759m/s2aB4=aB5=aA4*L04B/L04A=40522083799m/s2取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列加速度矢量方程,得ac=aB+acBn+acBτ大小?√ω5l2CB?方向∥X軸√C→B⊥BC其加速度多邊形如圖1─3所示,有ac=p′c·μa=4.058026085m/s23.8點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析取曲柄位置“8”進(jìn)行速度分析，其分析過(guò)程同曲柄位置“3”。υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4BυC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BC由圖解得：Vc=0.00092562741m/s由圖解得：aC=6.9317473396m/s2計(jì)算結(jié)果匯總：項(xiàng)目位置ω2VA3VBVCω4aA3aτA4ac大小方向36.700.8291.0571.0480.71⊥桿41.3193.2144.05886.701.160.0030.0090.432⊥桿44.0434.0436.932單位1/sm/s1/sm/s24.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線圖位置123456789101112Vc00.6521.0480.9340.8280.6570.5710.25-0.48-0.77-0.82-0.679ac11.47.2985.6463.05-0.94-4.366-5.74-7.25-6.26-2.761010.841S042.384.71164.7250.6330390.1408.4381.2277.2135.331.88根據(jù)數(shù)據(jù)做出速度、位移、加速度曲線圖如下：六.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已知：擺桿為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角Φ，遠(yuǎn)休止角Φs，回程運(yùn)動(dòng)角Φ’，擺桿長(zhǎng)度lo9D=810mm，最大擺角Xmax=30度，許用壓力角[α]=40度；凸輪與曲柄共軸。要求：確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出土輪世紀(jì)輪廓線。以上內(nèi)容做步驟：1)根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按公式分別計(jì)算推程和回程的距離H，幾何作圖法直接繪出（φ）及φ（ψ）線圖。2)求基圓半徑r0=45mm及凸輪回轉(zhuǎn)中心O2至從動(dòng)件擺動(dòng)中心O4的距離LO2O4。按φ（ψ）線圖劃分ψmax角時(shí)，可將其所對(duì)的弧近視看成直線，然后根據(jù)三角形相似原理，用圖解法按預(yù)定比例分割ψmax角所對(duì)應(yīng)的弧，自從動(dòng)件擺動(dòng)中心O4作輻射線與各分割點(diǎn)想連，則ψmax角便按預(yù)定比例分割。作圖時(shí)，如取μ1=lO4D*Hμ，則可直接根據(jù)線圖上各縱坐標(biāo)值，在O4點(diǎn)的相應(yīng)輻射線上由D點(diǎn)分別向左或右截取各線段，線段所代表的實(shí)際長(zhǎng)度就等于LO4D*H。3)根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)向，擺桿長(zhǎng)LO4D，角位移線圖ψ=ψ（φ）圖和以上要求得的r0，LO2O4，畫(huà)出凸輪理論廓線，并找出其外凸輪曲線最小曲率半徑Pmin。然后，再選取滾子半徑rg=5