牛头刨床课程设计说明书位置3点和5点和

1、广西工学院机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床学 院、系： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 学 生 姓 名： 吴 成 班 级： 机自Y108 学 号： 201000104129 1前言机械课程设计是对我们这次学期学过机械原理的一次实际运用的检验，他涉及到了我们对机构的认识、对运动简图的应用，还有对齿轮的传动比的理解等等。 目 录一、设计题目.11设计题目.12.机构简介与设计数据.2二、导杆机构的运动分析.32-1、位置“3”速度分析.32-2、位置“3”加速度分析.42-3位置“5”速度分析.52-2、位置“5”加速度分析.62-1、位置“1”速度分析.82-2、位置“1”加速度

2、分析.9三、导杆机构的动态静力分析.101、运动副反作用力分析.102、曲柄平衡力矩分析.11四、飞轮设计.12五、凸轮机构设计.13总结.15参考文献.15一、1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，即要有急会运动，行程速比系数在1.4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60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。2、机构简介与设计数据 2.1.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

3、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

4、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。1、设计数据：见表1-1设计数据设计数据导杆机构的运动分析导杆机构的动静态分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m2724301108100.36 lo4B0.5 lo4B1804022062080001001.2飞轮转动惯量的确定凸轮机构的设计dnoz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jocmaxlo9DaFFsFr/minkg.m28mm80.1614401519500.50.30.20.215130

5、42751065齿轮机构的设计dodo m12mo 1mm。10030063.520表1-1二、导杆机构的运动分析曲柄位置“3” 1、速度分析由于构件2和构件3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，大小等于2 lO2A, 方向垂直于O2 A线，指向与2一致。2=2n2/60 （2-1-1）计算得： 2=7.54rad/sA2=2·lO2A （2-1-2）计算得： A3=A2=7.54×0.11m/s=0.8294m/s （O2A）（1）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 （2-1-3）大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度

6、极点P，速度比例尺µv=0.02(m/s)/mm ，作速度多边形如图由图得： A4=33mm×0.02=0.66m/s A4A3=24.5mm*0.02=0.49 m/s因B与A同在导杆4上，由速度影像法B4/A4= lO4B/ lO4A （2-1-4）计算得： B4=1.0402m/s而： B5=B4=1.0402m/s（2）取5构件作为研究对象，列速度矢量方程。得： C5=B5+C5B5 （2-1-5）大小： ? ?方向： 水平 O4B BC由图得： C5=51.3mm×0.02=1.026m/s C5B5=8mm×0.02=0.16m/s4=A4/

7、 lO4A=1.284 rad/s3=A3/ lO2A=7.5398 rad/s2、加速度分析因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n = aA3n其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。aA2n =V22/lO2A (2-2-1)计算得： aA3n = aA2n =0.829382/0.11=6.253m/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 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k + aA4A3r （2-2-2）大小: ? 42lO4A= 0.8476 ? 24A4 A3=1.258 ?方向: ? BA O4B AO2 O4B（向右）

8、O4B（沿导路）取加速度极点,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm ，作加速度多边形如图所示。由图1知：aA4=2.4m/s2由加速度影象法得：aB4 / aA4= lO4B/ lO4A （2-2-3）计算得：aB4=7.881m/s2aB5= aB4=7.881m/s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。得：ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5 （2-2-4）大小： ? V cB2/ lCB=0.08779 ?方向： 水平 CB BC由图得：ac5 =79mm×0.1=7.9m/s2 a c5B5=0.2 m/s2曲柄位置“5”1、速度分析A3

9、=0.8294m/s （1）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 （2-1-3）大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度极点P，速度比例尺µv=0.02 (m/s)/mm ，作速度多边形如图由图得： A4=33.5mm×0.02=0.67m/s A4A3=11mm×0.02=0.22 m/s因B与A同在导杆4上，由速度影像法B4/A4= lO4B/ lO4A （2-1-4）计算得： B4=50.5368×0.02=1.0107m/s而： B5=B4=1.0107m/s（2）取5构件作为研究对象，列速度矢量方

10、程。得： C5=B5+C5B5 （2-1-5）大小： ? ?方向： 水平 O4B BC由图得： C5=50mm×0.02=1m/s C5B5=3mm×0.02=0.06m/s4=A4/ lO4A=1.2478 rad/s3=A3/ lO2A=7.5398 rad/s2、加速度分析因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n = aA3n其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。 aA3n = aA2n =0.829382/0.11=6.253m/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 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k +

11、aA4A3r （2-2-2）大小: ? 42lO4A= 0.836 ? 24A4 A3=0.5490 ?方向: ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿导路）取加速度极点,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm ，作加速度多边形如图所示。由图1知：aA4=0.8m/s2由加速度影象法得：aB4 / aA4= lO4B/ lO4A （2-2-3）计算得：aB4=1.65942m/s2aB5= aB4=1.65942m/s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。得：ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5 （2-2-4）大小： ? V cB2/ lCB=0.

12、01235 ?方向： 水平 CB BC由图得：ac5 =12.5mm×0.1=1.25m/s2 a c5B5=11.5×0.1=1.15 m/s2曲柄位置“1”1、速度分析A3 =0.8294m/s （1）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 （2-1-3）大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度极点P，速度比例尺µv=0.02 (m/s)/mm ，作速度多边形如图由图得： A4=18mm×0.02=0.36m/s A4A3=37.5mm×0.02=0.75 m/s因B与A同在导杆4上，由速度影像

13、法B4/A4= lO4B/ lO4A （2-1-4）计算得： B4=31.4563×0.02=0.6291m/s而： B5=B4=0.6291m/s（2）取5构件作为研究对象，列速度矢量方程。得： C5=B5+C5B5 （2-1-5）大小： ? ?方向： 水平 O4B BC由图得： C5=30.5mm×0.02=0.61m/s C5B5=7.5mm×0.02=0.15m/s4=A4/ lO4A=0.776699 rad/s3=A3/ lO2A=7.5398 rad/s2、加速度分析因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n = aA3n其大小等于22lO2A,方

14、向由A指向O2。 aA3n = aA2n =0.829382/0.11=6.253m/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 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k + aA4A3r （2-2-2）大小: ? 42lO4A= 0.2796 ? 24A4 A3=1.165 ?方向: ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿导路）取加速度极点,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm ，作加速度多边形如图所示。由图1知：aA4=6.8m/s2由加速度影象法得：aB4 / aA4= lO4B/ lO4A （2-2-3）计算得：aB

15、4=11.97087m/s2aB5= aB4=11.97087m/s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。得：ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5 （2-2-4）大小： ? V cB2/ lCB=0.07716 ?方向： 水平 CB BC由图得：ac5 =115mm×0.1=11.5m/s2 a c5B5=2.25 m/s2三、导杆机构的动态静力分析1、运动副反作用力分析取“1”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图3-1-1所示。FI6=- G6/g×ac （3-1-1）已知： P =8000NG6=620Nac=ac5=-11.5

16、m/s2,计算得： FI6 =-620/9.8×(-11.5)=727.55N取比例尺µN=100N/mm和µN=10N/mm分别作有阻力P时与没阻力P时力的多边形由图得：有阻力P时FN =9.5 mm ×100 mm =950NF45 =88mm×100 N/mm=8800N（方向沿5杆向右）无阻力P时：FN =65 mm ×10mm =650NF45 =72mm×10 N/mm=720N（方向沿5杆向右2、曲柄平衡力矩分析（1）分离3、4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图所示。已知：G4=220 N Fi4=- G6/

17、g×ac=220/9.8×(-11.97087/2) =134.36N4= a A4/ lO4A =14.67098 rad/s2M i4 =J i44 =17.6052N*m有阻力时：F54 = F45 =8800N无阻力时：F54=F45=720N对O4点取矩得：有阻力时 ：Mo4=F54·h5 +FI4·hI4-M +G4·h -F23·h23=0 8800×261×3+134.3669×135.5×3-17.6052+220×30×3- F23×155

18、15;3=0F23=14978.06998N取µ=100N /mm作图得：F14 =6600N没有阻力时：Mo4=F54·h5 +FI4·hI4-M +G4·h -F23·h23=0 720×261×3+134.3669×135.5×3-17.6052+220×30×3- F23×155×3=0F23 =1372.392558N取µ=100N /mm作图得F14=490N （2）对曲柄2进行运动静力分析，作力分析如图3-2-3所示。对O2点取矩得：有阻力P

19、时： F23×h-Mb =0Mb =718.947359N*M没有阻力P时：F23×h-Mb =0Mb=65.8748N·M四、飞轮设计绘制动态等功阻力距线图列表汇集同组同学在静力分析中求得的各机构位置的平衡力矩数据如下表力距 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mr0779.061213.11257.111293.84823.3522.70-20.836-78.114-30.713-22.319 1 7最小值65.87-47.02最大值718.95613.31以上数据在A2图纸绘制Mr-图，µ=10N·m /mm1） 绘制驱动

20、力矩M所作的驱动功A= A（）线图。因M为常数，且一个运动循环中驱动功等于阻力功，故将一个循环中的A= A（）线图的始末两点 以直线相连，即为A= A（）线图。2） 求最大动态剩余功A。将A= A（）与A= A（）两线图相减，即得一个运动循环中的动态剩余功线图A= A（）。该线图的纵坐标最高点与最低点的距离，即表示最大动态剩余功A。3） 确定飞轮的转动惯量J。由所得的A，按下式确定飞轮的转动惯量J=900 A/2n按照上述步骤得到飞轮的转动惯量为JF=184.265kg·m2五、 凸轮机构设计已知 摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角F，远休止角Fs，回程运动角F，摆杆长度lo

21、9D=130mm，最大摆角cmax=15°，许用压力角a=42；凸轮与曲柄共轴。要求 确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，划出土轮世纪轮廓线。以上内容做在2号图纸上。步骤：1） 根据从动件运动规律，按公式分别计算推程和回程的（），然后用几何作图法直接绘出（）及（）线图。2） 求基圆半径r及凸轮回转中心O至从动件摆动中心O的距离l OO。按（）线图划分角时，可将其所对的弧近视看成直线，然后根据三角形相似原理，用图解法按预定比例分割角所对应的弧，自从动件摆动中心O作辐射线与各分割点想连，则角便按预定比例分割。作图时，如取= l OD*，则可直接根据（）线图上各纵坐标值，在O点的相应辐射线上由D点分别向左或右截取各线段，线段所代表的实际长度就等于等于l OD* 。截取方向可根据D点速度方向顺着凸轮转向转过90后所指的方向来确定。然后按许用压力角作出凸轮轴心的安全区，求出凸轮的基圆半径r和中心距lOO。3）根据凸轮转向，摆杆长l OD，角位移线图=（）图和以上求得的r，l OO，画出凸轮理论廓线，并找出其外凸轮曲线最小曲率半径P。然后，再选取滚子半径r，画出凸轮的实际廓线。总 结这次课程设计，由