地大版的牛头刨 - 图文

机械原理课程设计

学 院 名 称： 机电学院 专 业： 机械设计制造及其制动化 班 级： 072101 姓 名： xxxx 学 号： 20101001xxxx 指 导 教 师： 曾小慧

设 计 题 目： 牛头刨床

目录

1.设计任务;

2.牛头刨床简介及工作原理; 3.设计题目的原始数据； 4.机械运动简图；

5.运动综合的设计内容及结果； 6.运动分析的数学模型和分析结果及结论；

7.力分析的数学模型（包括惯性力、平 衡力的计算式）和分析结果及结论； 8.行星轮系设计计算； 9.变位齿轮的设计计算 10.课程设计总结

11.付编制的源程序及计算机打印的计

算结果（运动曲线）。

1.设计任务

1 牛头刨床刀杆机构的运动综合、运动分析和动态静力分析； 2 对牛头刨床传动装置中行星轮机构、齿轮机构进行综合。

2.牛头刨床简介及工作原理

牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进

给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，图1 牛头刨床外形图以适应不同高度的工件加工。牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，电动机经行星轮系和齿轮Z4、Z5 减速带动曲柄2 转动。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6 带动刨头和刨刀作往复运动。刨头向左时，刨刀进行切削，这个行程称工作行程，刨头受到较大的切削力。刨头右行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产力。

3.设计题目的原始数据

H：刨头行程； K：行程速比系数； Fc 切削阻力； m4 m5 m6 分 别为导杆、连杆及刨头的质量；J4、J5 分别分别为导杆4 及导杆5 绕 各自质心的转动惯量；m1、mH 分别为行星减速器中心轮及齿轮4、5

的模数；Z4，Z5 为齿轮4 及5 的齿数；n1：电机转速；n2：曲柄2 及

齿轮5 的转速；k：行星轮个数。

方案 符号 机构分析和运动综合 H mm K Lo3o4 mm Lo3o4/lO3B lBF/lO3B LBS5/lBF 5 600 1.8 370 0.5 0.3 0.5 方案 符号 动力分析 m4 Kg m5 kg m6 kg JS4 Kg2 JS5 Kg2 FC kg 5 22 3 52 0.9 0.015 1400 方案 符号 行星轮系设计 n1 rpm n2 rpm K 类型 m1 mm Z4 Z5 5 22 3 52 2K——H 5 14 49 方案 符号 变位齿轮 mH mm a 5 16 20

4.机械运动简图

5.运动综合的设计内容及结论

设LO3B=L3 LBF=L4 LO3D=L'6 LO2A=L1 LO3O2=L6 LO3A=S3 LDE=SE

1、导杆的摆角ψ

K=1.8

k?180???180?-????51.43?

2、导杆的长度L3

H?600mm?L3?H/2sin?/2?691.4mm

3、连杆的长度L4

L4?0.3?L3?207.4mm

4、刨头导路中心线xx至O3点的垂直距离L'6根据已知xx被认为通过圆弧BB’的绕度ME的中点D知

LO3E?L?3co?s2?L3?LO3E2622. 9mm根据已知xx被认为通过圆弧BB’的绕度ME的中点D知

L6?LO3M?LDM?L3?1'?657.2mm

5、曲柄的长度L L6?370mm?L1?L6?sin?/2?160.5mm

6、切削越程长度0.05H，如图所示

则切削越程长度为0.05H=0.05×600=30mm 7、计算机构的自由度F=3×5－2×7=1

6.运动分析的数学模型和分析结果及结论

运动分析数学模型

如图所示，先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量?、?、S、S。为求解需建立两

343E个封闭的矢量方程，为此需利用两个封闭的图形OAO32O3及

O3BFDO3，由此可得：

???L6?L1?S3??L3?L4?L?SE?'6?

并写成投影方程为：

S3cos?S3sin?L3cos?L3sin?3333?L1cos??L4cos?22?L6?L1sin?4?SE?0'6

?L4sin?4?L由上述各式可解得：

L?cos?

?3?arccos?4?arcsinS3?12S3L'6?L3?sin?3L422

((L6)?(L1)?2L6L1cos(?2??/2))SE?L3?cos?3?L4?cos?4

由以上各式即可求得?、?、S、S四个运动变量，而滑块

343E的方位角?=?。

23然后，分别将上式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，及得一下速度和加速度方程式。

FR23x?FR23xtan?3?0

?cos?3?sin?3??0??0-S3sin?3S3cos?3-L3sin?3L3cos?3?00-L4sin?4L4cos?4???0?S?3???0????3??1???? ??4?0?????E???wsin?3?3???w3cos?3?0?0??-S3sin?3?S3w3cos?3?00-L4w4cos?4-L4w4sin?4S3cos?3-S3w3sin?3-L3w3cos?3-L3w3sin?3?0?1w1cos?2???L????L?1w1sin?2?0??w?1??0?0???0??0??根据以上各式，将已知参数代入，即可应用计算机计算，应用MATLAB编程并求得的数列与表1中(见附录)。并根据所得数值绘出机构的位置线图、速度线图、加速度线图。

end

for i=1:100

Q=inv([-L1*sin(theta1(i)),-L1*cos(theta1(i)),1,0,0,0,0,0,0,0; 1,0,0,1,0,-1,0,0,0,0; 0,1,0,0,1,0,-1,0,0,0;

-(0.5*L3-S3(i))*sin(theta3(i)),-(0.5*L3-S3(i))*cos(theta3(i)),0,-0.5*L3*sin(theta3(i)),-0.5*L3*cos(theta3(i)),0.5*L3*sin(theta3(i)),-0.5*L3*cos(theta3(i)),0,0,0; 0,0,0,0,0,-1,0,-1,0,0; 0,0,0,0,0,0,1,0,-1,0;

0,0,0,0,0,0.5*L4*sin(theta4(i)),-0.5*L4*cos(theta4(i)),0.5*L4*sin(theta4(i)),-0.5*L4*cos(theta4(i)),0;

0,0,0,0,0,0,0,1,0,0;

0,0,0,0,0,0,0,0,1,1;

1,tan(theta3(i)),0,0,0,0,0,0,0,0]);

T=[0;-F4x(i);m4*9.8-F4y(i);-M4(i);-F5x(i);m5*9.8-F5y(i);M5(i);-F6(i)-Fc(i);m6*9.8;0]; PA=Q*T;

F12x(i)=PA(1); F12y(i)=PA(2); Mp(i)=PA(3);

F14x(i)=PA(4); F14y(i)=PA(5); F45x(i)=PA(6); F45y(i)=PA(7);

F56x(i)=PA(8); F56y(i)=PA(9);

F16(i)=PA(10); end

figure(1);

plot(theta1,S6); xlabel('theta1'); ylabel('S6');

title('位移S6');grid on;

axis([theta1(1) ,theta1(100),-0.2,2]); figure(2);

plot(theta1,V6); xlabel('theta1') ylabel('V6');

title('速度V6');grid on;

axis([theta1(1) ,theta1(100),-5,5]); figure(3);

plot(theta1,a6); xlabel('theta1'); ylabel('a6');

title('加速度a6');grid on;

axis([theta1(1) ,theta1(100),-80,80]);

figure(4);

plot(theta1,Mp); xlabel('Theta1'); ylabel('力矩');

axis([theta1(1) ,theta1(100),-50,300]); title('平衡力矩');grid on; figure(4);

plot(theta1,-uMpp,'r'); xlabel('theta11'); ylabel('Mp');

grid on;

axis([theta1(1) ,theta1(100),-50,3000]);

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dd92.html