原理设计计算说明书牛头刨床的机械综合与传动系统设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除机械原理课程设计计算说明书设计题目 牛头刨床的机械综合与传动系统设计 精品文档目 录一.设计题目. .3二. 牛头刨床机构简介. .4三.机构简介与设计数据. . .5 3.1 机构简介 3.2 设计数据四. 设计内容. .74.1 导杆机构的运动分析4.2 凸轮机构设计五.参考文献.18一、设计题目：牛头刨床1. ）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急回运动，行程速比系数在1.5左右。2. ）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。3. ）曲柄转速在90r/min,刨刀的行程H在430mm左右好。二、牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，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，以减少电动机容量和提高切削质量，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。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。三、机构简介与设计数据 3.1机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。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。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。3.2 设计数据牛头刨床数据符号 nAB K H AC DE/CD单位 r/min m m数据 90 1.5 0.43 0.45 0.35 凸轮机构数据 r0 e H d0 d1 d0 d2 a rvmmmmmm mm 90 2 70 150 10 120 80 10四、设计内容4.1 导杆机构的运动分析已知 曲柄每分钟转数nAB, 行程速比系数K,运料推程H。要求 选取适当比例尺，绘制机构运动见图。用适量方程图解法，进行机构的运动分析，在A3图纸上作出四个位置的速度图解和加速度图解。绘出E点的运动线图。以上内容画在A1图纸上。步骤：1）设计导杆机构。 按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中E点的导路x-x的位置可根据连杆DE传力给E点的最有利条件来确定（见图例A1）。2）作机构运动简图。选取比例尺=0.2作出机构的运动简图，曲柄位置的做法如图A1；取E点在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，再作出开始切削和中止切削所对应的两个位置。共计14个机构位置。3）作速度，加速度多边形。选取速度比例尺=0.0655（）和加速度比例尺=0.41（），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形。导杆机构的速度加速度图作图过程1.选取长度比例尺，作出机构在位置1的运动简图。 如A1图纸所示，作图时，必须注意的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2. 求原动件上运动副中心A的vB2和aB2 AB=3vB2=AB lAB1.31m/s式中vB2B点速度（m/s） 方向丄ABaB2=AB lAB=12.34m/s式中aB2B点加速度（m/s）,方向BA3.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。1.（1）对B1、D1点求速度 列出AB杆B1点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度B3vB2+ vB2B3 方向：丄CD 丄ABCD 大小：？ ？速度比例尺（m s/mm）作速度多边形求解VB3、VB3B2。VB3=0.917m/s VB3B2=0.9825m/s VD=1.18m/s CD=1.69（2）求E1点速度：比例尺2=0.059m s/mm EvD+ vED 方向：/XX 丄CDED 大小：？ ？ VED= 2=0.295m/s VE=2=1.298m/s DE=1.21 解待求点的加速度及其相关构件的角加速度牵连运动为转动时绝对加速度牵连加速度科氏加速度相对加速度（3）对B1、D1点求加速度 要求B3点加速度，得先求出2点加速度，要求出B2点的加速度，则需要求出B点的加速度，再根据B点的加速度作图求出：aB3= a+ a= a + a+ a 方向： ？ B C 丄CD BA 丄CD /CD 大小：？ ？ ？ 作速度多边形，求出aB3a=3.32m/s =1.54m/s =0.41m/s/mm =12.3m/s =16.14m/s （4）求E1点加速度： 方向：/xx ED 丄DE 大小： ？ ？=0.3565m/s =15.99m/s 2.（1）对B2、D2点求速度 列出AB杆B2点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度B3vB2+ vB2B3 方向：丄CD 丄ABCD 大小：？ ？速度比例尺（m s/mm）作速度多边形求解VB3、VB3B2。VB3=1.179m/s VB3B2=0.524m/s VD=1.437m/s CD=2.05（2）求E2点速度：比例尺2=0.07185m s/mm EvD+ vED 方向：/XX 丄CDED 大小：？ ？ VED= 2=0.1437m/s VE=2=1.50885m/s DE=0.59解待求点的加速度及其相关构件的角加速度牵连运动为转动时绝对加速度牵连加速度科氏加速度相对加速度（3）对B2、D2点求加速度 要求B3点加速度，得先求出2点加速度，要求出B2点的加速度，则需要求出B点的加速度，再根据B点的加速度作图求出：aB3= a+ a= a + a+ a 方向： ？ B C 丄CD BA 丄CD /CD 大小：？ ？ ？ 作速度多边形，求出aB3a=2.1484m/s =2.42m/s =0.41m/s/mm =7.38m/s =8.92m/s （4）求E2点加速度： 方向：/xx ED 丄DE 大小： ？ ？=0.084m/s =7.38m/s 3.（1）对B3、D3点求速度 列出AB杆B2点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度B3vB2+ vB2B3 方向：丄CD 丄ABCD 大小：？ ？速度比例尺（m s/mm）作速度多边形求解VB3、VB3B2。VB3=1.179m/s VB3B2=0.524m/s VD=1.437m/s CD=2.05（2）求E3点速度：比例尺2=0.07185m s/mm EvD+ vED 方向：/XX 丄CDED 大小：？ ？ VED= 2=0.21555m/s VE=2=1.36515m/s DE=0.88解待求点的加速度及其相关构件的角加速度牵连运动为转动时绝对加速度牵连加速度科氏加速度相对加速度（3）对B3、D3点求加速度 要求B3点加速度，得先求出2点加速度，要求出B2点的加速度，则需要求出B点的加速度，再根据B点的加速度作图求出：aB3= a+ a= a + a+ a 方向： ？ B C 丄CD BA 丄CD /CD 大小：？ ？ ？ 作速度多边形，求出aB3a=2.1484m/s =2.42m/s =0.41m/s/mm =7.38m/s =8.92m/s （4）求E3点加速度： 方向：/xx ED 丄DE 大小： ？ ？=0.1885m/s =9.43m/s 4.（1）对B4、D4点求速度 列出AB杆B2点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度B3vB2+ vB2B3 方向：丄CD 丄ABCD 大小：？ ？速度比例尺（m s/mm）作速度多边形求解VB3、VB3B2。VB3=0.8515m/s VB3B2=0.9825m/s VD4=1.1m/s CD=1.58（2）求E4点速度：比例尺2=0.07185m s/mm EvD+ vED 方向：/XX 丄CDED 大小：？ ？ VED= 2=0.275m/s VE4=2=0.935m/s DE=1.13解待求点的加速度及其相关构件的角加速度牵连运动为转动时绝对加速度牵连加速度科氏加速度相对加速度（3）对B4、D4点求加速度 要求B3点加速度，得先求出2点加速度，要求出B2点的加速度，则需要求出B点的加速度，再根据B点的加速度作图求出：aB3= a+ a= a + a+ a 方向： ？ B C 丄CD BA 丄CD /CD 大小：？ ？ ？ 作速度多边形，求出aB3a=3.1047m/s =1.348m/s =0.41m/s/mm =11.89m/s =15.3m/s （4）求E4点加速度： 方向：/xx ED 丄DE 大小： ？ ？=0.31m/s =14.35m/s 4.2 凸轮机构设计1确定凸轮基圆半径已知：凸轮以等角速度逆时针旋转，推杆轴线在凸轮回转中心的右侧，偏距e=2mm,从动杆运动规律及已知数据如下：升距H=70mm，推程运动角=150，推程为等加速等减速运动规律，远休角=10，回程运动角=120，回程为正弦加速度运动规律，近休角=80。根据公式：得：2.合理选择滚子半径采用滚子推杆时，滚子半径的选择要考虑滚子的结构、强度及凸轮轮廓曲线的形状等多方面的因素。下面主要分析凸轮轮廓曲线与滚子半径的关系：设工作廓线的曲率半径为，等于理论廓线的曲率半径与滚子半径 之和，即=+ 。这样，不论滚子半径大小如何，凸轮的工作廓线总是可以平滑的做出来。所以取 =10mm3. 选取适当的比例尺，用几何作图法给制从动杆位移线图(图A2,)。推程运动时：等加速等减速加速阶段：，（）减速阶段：，（）旋转角度（）位移s（mm）100.6222202.4889305.6409.95565015.55566022.47030.488975358039.51119047.610054.444411060.044412064.413067.511114069.377815070回程运动时：正弦加速度 运动方程：旋转角度（）位移s（mm）17069.737118067.981619063.640820056.314921046.40382203523023.596224013.68512506.35922602.01842700.2629