工艺夹具毕业设计82谭素莹的机械原理课程设计牛头刨床说明书

机械原理课程设计 计算 说明书 设计题目： 牛头刨床设计 学校： 广西工学院 院（系）： 机械工程系 班级： 机自 Y094 班 姓名： 谭素莹 学号： 200900104048 指导教师： 靳龙 罗锡荣 时间： 5 月 30 日至 6 月 12 日 共 两 周 2011 年 6 月 12 日 1 目录 ： 1、 课程设计任务书 2 (1)工作原理及工艺动作过程 2 (2)原始数据及设 计要求 3 2、 设计（计算）说明书 3 （ 1）画机构的运动简图 3 （ 2） 机构运动分析 6 对位置 11点进行速度分析和加速度分析 6 对位置 7 点进行速度分析和加速度分析 8 （ 3）对位置 7 点进行动态静力分析 11 3、 摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 12 4、 参考文献 16 5、心得体会 16 6、附件 17 2 一、课程设计任务书 1. 工作原理及工艺动作过程 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时 , 如图(1-1） 所示， 由导杆机构 2-3-4-5-6 带动刨头 6 和刨刀 7 作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。 刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。 切削阻力如图 (b） 所示。O2 A O4 x y s 6 s 3 X s 6 C B Y s6 2 3 4 5 6 7 n 2 Fr Y Fr 图（ 1-1） 3 F rx0 . 0 5 H0 . 0 5 HH( b )2 原始数据及设计要求 设计内容 导杆机构的运动分析 符号 n2 42OOLAOL2BOL4BCL44SOL6Sx6Sy单位 r/min mm 方案II 64 350 90 580 0.3 BOL40.5BOL4200 50 已知 曲柄每分钟转数 n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路 x-x 位于导杆端点 B 所作圆弧高的平分线上。 要求 作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在 1 号图纸上 。 二、设计说明 书 (详情见 A1 图纸 ) 1画机构的运动简图 1、以 O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出 O2点， B点， C 点。 4 确定机构运动时的左右极限位置 。 曲柄位置图的作法为：取 1和 8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置， 1和 7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余 2、 3 12 等，是由位置 1 起，顺 2 方向将曲柄圆作 12 等分的位置（如下图）。 5 取第 方案的第 11 位置和第 7 位置 （如下图 ）。 6 、 机构 运动分析 （ 1） 曲柄位置“ 11” 速度分析 ，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“ 11”进行速度分 析。因构件 2 和 3 在 A 处的转动副相连，故 VA2=VA3，其大小等于 W2lO2A，方向垂直于 O2 A线，指向与 2 一致。 2=2n2/60 rad/s=6.702rad/s A3=A2=2lO2A=6.7020.09m/s=0.603m/s（ O2A） 取构件 3 和 4 的重合点 A 进行速度分析。列速度矢量方程，得 A4= A3+ A4A3 大小 ? ? 方向 O4B O2A O4B 取速度极 点 P，速度比例尺 v=0.02(m/s)/mm ,作 速度多边形如图 1-2 图 1-2 取 5 构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C = B + CB 大小 ? ? 方向 XX(向右 ) O4B BC 7 取速度极点 P，速度比例尺 v=0.02(m/s)/mm, 作速度多边行如图 1-2。 Pb=P a4 O4B/ O4A=68.2 mm 则由图 1-2 知， C=PC v=0.68m/s 加速度分析： 取曲柄位置“ 11”进行加速度分析。因构件 2 和 3 在 A 点 处的转动副相连，故 anA2=anA3,其大小等于 22lO2A,方向由 A 指向 O2。 2=6.702rad/s, anA3=anA2=22lO2A=6.70220.09 m/s2=4.042m/s2 取 3、 4 构件重合 点 A 为研究对象，列加速度矢量方程得： aA4 =anA4+ aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小 : ? 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向 ： ? BA O4B AO 2 O4B（向右 ） O4B（沿导路） 取加速度极点为 P ,加速度比例尺 a=0.05（ m/s2） /mm, anA4 =42lO4A=0.041 m/s2 aA4A3K=24A4 A3=0.417 m/s2 aA3n=4.043 m/s2 作加速度多边形如图 1-3 所示 8 图 3 则由图 1-3 知 , 取 5 构件为研究对象 ,列加速度矢量方程 ,得 ac= aB+ acBn+ a cB 大小 ? ? 方向 导轨 C B BC 由 其加速度多边形如图 1 3 所示 ,有 ac =p ca =3.925m/s2 （ 2） 曲柄位置“ 7 ”速度 分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“ 7 ”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“ ”。取构件 3 和 4的重合点 A 进行速度分析。列速度矢量方程，得 A4= A3+ A4A3 大小 ? ? 方向 O4B O2A O4B 取速度极点 P， 速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm， 作速度多边形如图 1-4。 图 4 Pb=P a4 O4B/ O4A=39.3 mm 9 则由图 1-4 知， 取 5 构件为 研究对象，列速度矢量方程，得 C5 = B5+ C5B5 大小 ? ? 方向 导轨 (向右 ) O4B BC 其速度多边形如图 1-4 所示，有 C=PC v=3.75m/s 取曲柄位置“ 7 ”进行加速度分析 ,分析过程同曲柄位置“ 3” .取曲柄构件 3 和 4 的重合点 A 进行加速度分析 .列加速度矢量方程 ,得 aA4= a A4n + a A4 = a A3n + a A4A3k + a A4A3 大小 ? 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向 ? B A O4B A O2 O4B（向右 ） O4B（沿导路）取加速度极点为 P ,加速度比例尺 a=0.05（ m/s2） /mm,作加速度多边形 图1-5 图 1-5 10 则由图 1 5知， anA4=42lO4A=0.176 m/s2 aA4A3K=24A4 A3=0.718 m/s2 aA3n=4.043 m/s2 用加速度影象法求得 a B = a A4 lO4B/lO4A=4.35m/s2 取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，得 aC = aB+ aCBn+ aCB 大小 ? ? 方向 导轨 C B BC 其加速度多边形如图 1 5 所示，有 aC = pCa = 4.3m/s2 、 机构 动 态静力分析 取“ 7 ”点为研究对象，分离 5、 6构件进行运动静力分析，作 ,组示力体如图 1 6 所示 。 图 1 6 已知 G6=800N， 又 ac= 4.3m/s2,可以计算 i6=- （ G6/g） ac =-（ 800/9.8） 4.3=-351N 11 又 F=P+G6+Pi6+N45+N16=0， 作为多边行如图 1-7所示， N=80N/mm。 图 1-7 由图 1-7力多边形可得： N45,N16 分离 2， 3 构件进行运动静力分析，杆组 力 体图如图 1-8所示， 在图中，由三力汇交定理得： 图 1-8 代入数据， 得 N23=12720N 作力的多边形如图 1-9 所示， N=80N/mm。 12 图 1-9 对曲柄 2 进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩 如图 1-10 所示 ， 图 1-10 三 、 摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 （ 详情 见 A3 图纸） （一）已知条件、要求及设计数据 1、已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角 ，远休止角s，回程运动角 ，如图 8 所示，摆杆长度 lO9D，最大摆角 max，许用压力角（见下表）；凸轮与曲柄共轴。 2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径 T，画出凸轮实际廓线。 3、设计数据： 设计内容 符号 数据 单位 凸轮机构 设计 max 15 lOqD 135 mm 38 70 S 10 13 70 r0 45 mm lO2O9 150 mm （二）设计过程 选取比例尺，作图 l=1mm/mm。 1、取 任意一点 O2为圆心，以作 r0=45mm 基圆； 2、再以 O2 为圆心，以 lO2O9/ l=150mm 为半径作转轴圆； 3、在转轴圆上 O2右下方任取一点 O9; 4、以 O9 为圆心，以 lOqD/ l=135mm 为半径画弧与基圆交于 D 点。 O9D 即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以 11.6 对推程段等分、 11.6对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用 A 进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位 置为起始位置，把摆杆的相应位置 画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。 5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择 （ 1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径 min ：先用目测法估计凸轮理论廓线上的 min 的大致位置（可记为 A 点）；以 A 点位圆心，任选较小的半径 r 作圆交于廓线上的 B、 C 点；分别以 B、 C 为圆心，以同样 的半径 r 画圆，三个小圆分别交于 D、 E、 F、 G 四个点处，如下图 9 所示；过 D、 E 两点作直线，再过 F、 G 两点作直线，两直线交于 O 点，则 O 点近似为凸轮廓线上 A 点的曲率中心，曲率半径 OAmin ；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径 min 。 14 图 9 （ 2）凸轮滚子半径的选择（ rT） 凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑： 几何因素 应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于 15mm。对于凸轮的凸曲线处TC r ， 对于凸轮的凹轮廓线TC r （这种情况可以不用考虑，因为它不会发生失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮上的凸曲线，则应用公式： mmrr TT 2255 mi nmi n ； 力学因素 滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取0)5.01.0( rrT 及 mmrT 5.225.4 。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为rT=15mm。 得到凸轮实际廓线，如图 10 所 示。 15 16 图 10 四 、 参考文献 1、机械原理 /孙恒，陈作模，葛文杰主编 六版 北京 2006.5 2、理论力学 /哈尔滨工业大学理论力学研究室编 六版 北京2002.8 3、机械原理课程设计指导书 /罗洪田主编 北京 1986.10 五 、 心得体会 通过本次课程设计，加深了我对机械原理这门课程的理解，同时我也对机械运动学和动力