机械课程设计牛头刨床主传动机构运动分析雾

1、机械原理课程设计牛头刨床主传动机构设计设计者：学号：专业：机械设计制造及其自动化班级：指导教师：设计时间：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，如图1所示。电动机经皮带和齿轮传动（图中未画出），带传动曲柄2和固结在其上的凸轮 8.刨床工作时，曲柄 2主动，经经导杆1-2-3-4-5-6传动，将曲柄2的旋转运动变换为 刨头（刨刀）6的往复直线运动，实现切削运动。刨头右行时，刨刀切削工件7,称为工作行程，该行程在前、后各有一段0.05H的空刀距离，工作行程要求刨刀运动速度慢且在切削工件时近似为匀速，以提高切削质量；刨 头左行时，刨刀不切削工件，称为空回程，该行程要求刨刀运

2、动速度快，以提高生产率。刨刀每削完一次，利用 回程的时间，经凸轮机构 1-8-9、皎链四杆机构1-9-10-11和棘轮1-11-12带动螺旋机构（图中未画出）运动，使 工作台连同工件在垂直纸面方向作一次简写进给运动，以便继续切削。d. 机构的运动分析，即分析刨刀的位移、速度和加速度；e. 绘制一张设计结果图（3号图纸）。作图要求仔细认真，做到正确、整洁。机构的任意一个位置用粗 实现表示，二个极限位置用虚 f.线表示，其他辅助线用昔时贤表示。图上还应注明比例尺、安装尺寸 及必要的说明符号；g.整理设计说明书。5.设计方案机构简图及数据n=55 r/min ( «2=5.7596 rad

3、/s)H=380mmK=1.4 lo1o2=400mm图1K 一 11.4 一 19 =180180 = 30K 11.4 1.。，一 .30° l°2A = l°1o2sin= 400 sin=103.528mm2iH /2IoiB =sin。/2)380/2 =734.104mmsin(30 /2)1 cos。2)1e =% =21 cos(30 2)2734.104= 721.597mm,1,1 c 八lBc ： i01B734.104： 244.701mm33角分析等;所设计的牛头刨床主传动机构运动简图如图2所示。图22. 原始数据牛头刨床主传动机构的设计

4、数据曲轴转速n=55r/min刨刀工作行程H=380mm行程速比系数K=1.4lo1o2=400mm3. 设计要求a. 设计一机构将转动变换为移动，以实现刨刀的要求;b. 机构在运动过程中具有良好的传力性能。4. 设计内容a. 根据牛头刨床的工作原理，确定主传动机构的方案；b. 根据题目给定的数据进行机构的运动设计，以便确定机构的运动尺寸；c. 分析所设计的机构是否满足设计要求，包括运动连续性分析和运动过程中刨头的压力(2)运动分析ll = I0102 l 2 = l O2A l 4 = l Oi Bl 5 = lBC图二._ l 2 sin ：2 l 1l A =sin4、式对时间求一阶导得

5、：- 2|2s* 2= VACOs' 4-，43 4 曲柄导杆机构(1-2-3-4 )运动分析(参考解图3):32l2cos2= VAsin 44Iacos4联立、式化简得: 2 1 2 cos(：24)、式对时间求二阶导得:Va = 一 2| 2sin( ' 2- 4)2-2Y2 12co2 = aAco并4 一 2vaq 4sin中4- &4l Asin中4 一与 4 IacoW 4V 2 l2sW2= aAsirf+ 2v抻 4cos4+ 由 acos4。21Asn4联立、式化简得：2-2 ;*va . .，2 i2sin( '2 f 4)；4 =1 A2

6、2aA= 4 1A-，2 12cos(2 - 4) 导杆滑块机构（1-4-5-6 ）运动分析（参考解图3）:T t T T由解图3-2中封闭向量多边形oiDCB得：1 4* 15=1 C将上式各相量投影到 x、 y轴上得：14 cos 中 4 + 15 cos 中 5= 1C14 sin 4 + 15 sin 中 5 = i e图3由解图3-2中封闭向量多边形 O1O2A得：1十l? =l"A将上式各相量投影到 x、 y轴上得：l 2 8S 甲 2 = l a 8S Aksin中2 + h=lASin甲人由、式可得：1e - i4sin ;:4sin 5 =1 51C= 14cos4

7、 15cos5由、式可得:tan 412 sin ' 2 l112 cos ' 2$。=平 .|5-(允-14、方-1；)2 - |C l 11 1、对时间求一阶导得：切4i4sin 4一切515sin 5= vc与 4 1 4 cos中 4*515 cos平 5 = 0(10)联立、(10)式化简得：414sin( *4 - %) 4 1 4 cos ；：4V C = 一 5 = 一 cos 51 5 cos 5、对时间求二阶导得： -.2.2g4l4SinQ CO4 l4 COS® g5l 5Sin 甲5 CO 5 15 COS甲5 = aC()2.2£

8、4 14 COSQ O4 l4Sin 中4 + E5l5 COS 中5 一切 5 l5Sin 中5 = 0(12)联立(11). (12)式化简得： 2一. .一24 l4Sin(4 ,:法)，4 l4 COS(4 ,混)，5 l5 a c =COS -5 .2.2.；4 l 4 COS- 4-4l 4 Sin 4；.-； 5l 5 Sin 55 =l5 COS 5运动分析结果将以上已知尺寸和参数作为固定参量放在exCel表的第2行，第3行A、B、C列分别键入甲2、中4、lA、切4、VA、公、lC、SC、VC、切5、d，从第4行开始计算数据：A4格=0; A5格=A4+5,之后利用excel的

9、本列自动递加复制功能，在 A列个格中构造间隔为 5的单2 = 0”360值。依次按公 式进行编辑：4在B4格编入=DEGREES(ATAN($D$2*SIN(RADIANS(A4)+$B$2)/($D$2*COS(RADIANS(A4)1a在C4格编入=($D$2*SIN(RADIANS(A4)+$B$2)/(SIN(RADIANS(B4)3 4在D4格编入=($L$2*$D$2*COS(RADIANS(A4-B4)/C4va在E4格编入=-$L$2*$D$2*SIN(RADIANS(A4-B4)£ 4在F4格编入=-(2*D4*E4+($L$2A2)*$D$2*SIN(RADIAN

10、S(A4-B4)/C45在G4格编入=DEGREES(ASIN($J$2-$F$2*SIN(RADIANS(B4)/$H$2)l c在H4格编入=$F$2*COS(RADIANS(B4)+$H$2*COS(RADIANS(G4)Sc在I4格编入=($D$2*$F$2/$B$2)+SQRT($H$2A2-($J$2-($F$2/$B$2)*SQRT($B$2A2-$D$2A2)A2)-H4-H4Vc在J4格编入=-(D4*$F$2*SIN(RADIANS(B4-G4)/$H$2*COS(RADIANS(G4)在K4格编入=-(D4*$F$2*COS(RADIANS(B4)/$H$2*COS(RADIANS(G4)ac在L4格编入=-(F4*$F$2*SIN(RADIANS(B4-G4)+D4、2*$H$2*COS(RADIANS(B4-G4)+K4,2*$H$2)/COS(RADIANS(G4)上面表达式中$F$2、$H$2等表示不随行号变化的常数。运动分析结果牛头刨床主运动机构的运动分析结果见附表二。机构的压力角大小等于中5的值。，由附表可以得出amax= 4.225° ,lE ,极位压力角a ，中位压力角a I ；若1e】，极位压力角a】，中位压力角« ，所以应选择lE=i