牛头刨床机械原理课程设计1+5°点和7+5°点.doc

课程设计说明书牛 头 刨 床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。刨刀每次削完一次，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，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。图1-11导杆机构的运动分析 已知 曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。要求 作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。1.1 设计数据设计内容导杆机构的运动分析符号n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6单位r/minmm方案II64350905800.3Lo4B0.5 Lo4B200501.2曲柄位置的确定曲柄位置图的作法为：取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1和7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，顺2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。 图1-2取第I方案的第1位置顺时针旋转5和第7位置顺时针旋转5（如下图1-3）。图1-31.3速度分析以速度比例尺:(0.1m/s)/mm和加速度比例尺:(0.1m/s)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2） 表格 1-1位置未知量方程 1+5点 VA4VA4 = VA3 + VA4A3方向 AO4 AO2 AO4大小 ？ w2LAO2 ？VCVc = VB + VCB方向 /x BO4 CB大小 ？ w4LBO4 ？aA4aA4 = anA4O4 + atA4O4 = aA3 +akA4A3 + arA4A3方向 AO4 AO4 AO2 BO4 BO4大小 w24 LAO4 ？ w22LAO2 2 w A3VA4A3 ？acac = aB + aCBn + aCBt 方向 x CB BC 大小 ？ w25LBC ？ 图1-4图1-5位置未知量方程 7+5点 VA4VA4 = VA3 + VA4A3方向 AO4 AO2 AO4大小 ？ w2LAO2 ？VCVc = VB + VCB方向 /x BO4 CB大小 ？ w4LBO4 ？aA4aA4 = anA4O4 + atA4O4 = aA3 +akA4A3 + arA4A3方向 AO4 AO4 AO2 BO4 BO4大小 w24 LAO4 ？ w22LAO2 2 w A3VA4A3 ？acac = aB + aCBn + aCBt 方向 x CB BC 大小 ？ w25LBC ？ 表格（1-2）位置要求图解法结果解析法结果绝对误差相对误差1+5度点vc（m/s）0.0829687ac(m/s)6.14752617+5度点vc（m/s）0.3643343 ac(m/s) 6.6756523各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3项目位置24VA4VBVc1+5点6.7020643280.1501883060.05197640.087109217008296877+56.7020643280.6404887110.24087160.3714834520.3643343单位rad/srad/sm/s表1-4项目位置1+5点4.0425899630.0078062473.84704440.0028708961.79667566.14752617+5点4.0425899630.154275544.4155420.0441426561.61310276.6756523单位2 机构的动态静力分析2.1.设计数据设计内容导杆机构的动态静力分析符号G4G6PJs4ypxS6yS6单位NKg.m2mm方案22080090001.28020050已知 各构件的 质量G（曲柄2、滑块3和连杆5的质量都可以忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js4 及切削力P的变化规律（图1-1，b）。要求 按第7+5位置求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容作运动分析的同一张图纸上。 首先按杆组分解实力体，用力多边形法决定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。图2-12.1矢量图解法：2.1.1 5-6杆组示力体共受五个力，分别为P、G6、Fi6、N、F45, 其中F45和N 方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力N 均垂直于质心， F45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选取比例尺: (1000N)/mm，作力的多边形。将方程列入表2-1。由力多边形可知：F45=9540.907039 N N=1161.602094N2.1.2对3-4杆组示力体分析共受5个力分别为 F54,F23,FI4,G4,R14 ,其中F45,F65大小相等方向相反，方向沿B指向C，G4已知，方向竖直向下，惯性力FiS4大小可由运动分析求得，R23 大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。选取比例尺=(100N）/mm,作受力多边形。将方程列入表2-1 。表格（2-1）位置 未知量方程 2 P + + + + = 0方向: 水平 水平 竖直 BC 竖直大小： ? ?F45 + + + + + = 0方向:BC 竖直 AB 大小: ? ?其中P= 9000 N = 534.052184 N = 800 N FR54=-FR45= 9540.907039NaB4= 6.81401076 m/s2 S4=4=10.57266644 rad/s2= 73.4321753 N = 220 N 对求矩有：MA=G4X4+FI4X4i+ MS4+F54X54-F23X23=0MS4=JS44 代入数据， 得F23 =14479.33844N2.1.3 对曲柄分析，共受2个力，分别为R32,R12和一个力偶M，由于滑块3为二力杆，所以R32= R34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以FR12与FR32等大反力，由此可以求得:2.1.4 表格（2-2）未知量平衡条件平衡方程结果M（Nm）R32lsin2h12-M=0249.6080887R12（N）2980.0260994将各个运动副的反力列入表2-3