牛头刨床机械原理课程设计1点和6点 - 图文

机械原理 课程设计说明书

设计题目：牛头刨床的设计

机构位置编号：6和1

方案号：2号

班 级：2012250404 姓 名：马金柱 学 号：201225040427

2015年01月20日

一、概述

1．课程设计的题目

此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计. 2．课程设计的任务和目的 1）任务：

1. 导杆机构进行运动分析； 2. 导杆机构进行动态静力分析； 3. 飞轮设计；（略） 4. 凸轮机构设计； 5. 齿轮机构的设计。

2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

3．课程设计的要求

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主

传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的 实现传动功能。

二.机构简介与设计数据

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，以提高生产效率。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（图中没有画出），使工作台连同工件一次进级运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程过程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，见图4-1，b）而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个循环运动中，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少电动机容量。

2， 1） 设计内容 符号 单位 设计数据 见表4-1 导杆机械的运动分析 导杆机构的动态静力分析 n2 r/min Lo2o4 mm 380 Lo2A Lo4B lBC Lo4s4 Xs6 Ys6 G4 N G6 P yp Js4 mm Kgm2 700 7000 9000 8000 80 1.1 方1 60 案 2 64 3 72 110 540 0.25lo4B 0.3lo4B 0.36lo4B 0.5lo4B 0.5lo4B 0.5lo4B 240 50 200 350 430 90 110 580 810 200 180 50 40 220 220 800 620 80 100 1.2 1.2

2)选择设计方案：

设计内容 符单号 位 n2 r/min lo2o4 导杆机构的运动分析 lo2A lo4B lBC mm lo4s4 xs6 ys6 G4 导杆机构的静力分析 G6 N P yp mm Js4 Kg·m2 方案Ⅱ 64 设计内容 符号 δ no’ r/min 1440 13 16 350 90 580 0.3lo4B 0.5lo4B 200 50 220 800 9000 80 1.2 飞轮转动惯量的确定 ψmax ° 0.2 15 凸轮机构的设计 Z1 Zo’ Z1’ 40 Jo2 Jo1 Jo” Jo’ Lo9D mm 135 [α] φ ° φs φ’ 单位 Kg.m2 0.5 0.4 0.25 方案Ⅱ 0.15 38 70 10 70 方案特点： 1、结构简单，制造方便，能承受较大的载荷；

2、具有急回作用，可满足任意行程速比系数K的要求； 3、滑块行程可以根据杆长任意调整； 4、机构传动角恒为90度，传动性能好；

5、工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求； 6、机构运动链较长，传动间隙较大； 7、中间移动副实现较难。

三.课程设计的内容和步骤

1．导杆机构的设计及运动分析 1）导杆机构简图

2）导杆机构运动分析

4

a.曲柄位置“6”做速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“6”进行速度分析。 取构件3和4的重合点A进行速度分析。

有ω2=2×3.14×64/60=6.698666667 rad/s 其转向为顺时针方向。

υA3=υA2=ω2×lO2A·μl =6.698666667×90×0.001=0.60288 m/s 方向:A→O2

列速度矢量方程，得

υA4 = υA3 + υA4A3

大小 ?

√ ?

方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图。

图1-3

则由图1-3知，

υA4=pa4·μv=48.64352445×0.01 m/s =0.4864352445 m/s 方向p→

a4

υA4A3=a3a4·μv=35.6153178×0.01m/s=0. 356153178m/s 方向a3→

a4

ω4=υA4/ lO4A·μl =0.4864352445/0.41841411745 =1.1625689103rad/s

其转向为顺时针方向。

υB =ω4·lO4B·μl =1.1625689103×0.58=0.674289967865m/s方向p

→b

取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得

? √ ?

方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC

大小

其速度多边形如图1-1所示，有

υC = υB + υCB

υC=pc·μv=66.46579386×0.01 m/s =0. 6646579386m/s方向p→c υCB=bc·μv=10.27504851×0.01 m/s =0. 1027504851m/s方向b→c

b.取曲柄位置“6”进行加速度分析.

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

n t kr

aA4 = a A4+ a A4= a A3+ a A4A3 + a A4A3

大小

? √ ? √ √ ?

方向 ? A→O4 ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左）∥O4B

2

aA4n=ω42×lO4A·μ0.41841411745=0.56551449203ml=1.1625689103×

/s2

方向p′→n

2a A3=ω22×lO2A·μ90×0.001=-4.03849216039m/s2方向l =6.698666667×

p′→a3′

aA4A3k=2ω4υA4A3·μ1.1625689103×0. v=2×

356153178=0.82810522395m/ s2方向a3′→k

取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s）/mm,作加速度多边形图

2

图1-4

则由图1─4知，

a A4t=n1· a4′·μa =15.64929517×0.1 =1.564929517m/s2方向n→a4′ a A4A3r = ka4′·μa=26.98876937×0.1 =2.698876937m/s2方向k→a4′

α4=a

t22

μA4/lO4A·l=1.564929517/0.38342033151rad/s=4.0814985238rad/s

转向为逆时针方向。

a A4 = p′a4′·μa =16.63928845×0.1=-1.663928845m/s2方向p′→a4′

a A4A3=a3′·a4′·μa=28.12648423×0.1=2.812648423 m/s2方向a3′→a4′

取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得

τ nτ

aC= aB + aB+ aCB+ aCB

大小 ? √ √ √ ?

n

方向 ∥xx B→A ⊥AB C→B ⊥BC

22

aBn=ω42×lO4B·μ=1.1625689103×580×0.001=7.8390855303 m/sl

aBτ=aA4t·lO4B/lO4A=1.564929517×580/383.42033151=2.1692841661 m/s2

22aCBn=υlCBμl =0. 1027504851/0.174=0.0606762195 m/s

其加速度多边形如图1─1所示，有

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