机械毕业设计82牛头刨床机械原理课程设计8点和5点

1 机械原理 课程设计 说明书 日 期 2010.6.16 2 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。 1-1 3 1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 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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，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。为此刨床采用急回作用得导杆机构。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 与棘轮机构带动螺旋机构，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，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。 设计内容 导杆机构的运动分析 符号 n2 LO2O4 LO2A Lo4B LBC Lo4s4 xS6 yS6 单位 r/min mm 方案 60 380 110 540 0.25lo4B 0.5 lo4B 240 50 1.2 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、 3 12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 ）。 4 5 取 第 方 案 的 第 8位 置 和 第 5位置 （ 如 下 图 ） 。 O 215423ABABCO 4 6 1.5 速度分析以 速 度 比 例 尺 =(0.01m/s)/mm 和 加 速 度 比 例 尺 a=(0.05m/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 8和5号位置 VA4 A4=A3+A4A3 大小 ? ? 方向 O4A O2A O4B VC C5=B5+C5B5 大小 ? ? 方向 XX O4B BC aA aA4 =anA4+ aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r 大小 : 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向： BA O4B AO 2 O4B（向左） O4B（沿导路） ac ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5 大小 ? ? 方向 XX C B BC 7 8号位置速度图：如图 4由图解得： Vc=0.00092562741m/s 8 8号位置加速度图：如 图Pa 4ba 3ka 4cPbb由图解的： aC=6.9317473396m/s2 9 表格（ 1-2） 位置 要求 图 解 法 结 果 8 vc（ m/s） 0.00092562741 ac(m/s) 6.9317473396 3 vc（ m/s） 0.6686416567 ac(m/s) 0.51220551952 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 2 4 VA VB Vc 8 6.702064328 0.00619651064 0.002093915 0.00359397617 0.00092562741 3 6.702064328 1.16322679 0.4869253272 0.674671538 0.6686416567 单位 r/s r/s m/s 10 表 1-4 项目 位置 3AanAa4 tAa4 nBa tBa Ca8 4.04258997 0.0129669756 10- 3 4.04258997 7.06692638 6.9317473396 3 4.04258997 0.566404582 3.2141628081 4.52208379 0.51220551952 单位 2/sm 1.4 导杆机构的动态 静 力分析 设计数据 导杆机构的动静态分析 G4 G6 P yp Js4 N mm kgm2 220 800 9000 80 1.2 已知 各构件的重量 G（曲柄 2、滑块 3 和连杆 5 的重量都可忽略不计），导杆 4 绕重心的转动惯量 Js4 及切削力 P 的变化规律。 要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做在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 。 参 考 图 1-3， 将 其 分 解 为 5-6 杆 组 示 力 体 ，3-4 杆 组 示 力 体 和 曲 柄 。 图 2-1 11 2.1 矢量图解法： 取 5 号 位 置 为 研 究 对 象 ：F 45F I6N G 8xy2.1.1 5-6杆 组 示 力 体 共 受 五 个 力 ， 分 别 为 P、 G6、 Fi6、 R16、 R45, 其中 R45和 R16 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 F16 均 垂 直 于 质 心 ， R45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 = (10N)/mm， 作 力 的 多 边 形 。 将 方 程 列 入 表 2-1。 U=10N/mm 已知 P=9000N， G6=800N， 又 ac=ac5=4.5795229205m/s2,那么我们可以计算 FI6=- G6/gac =-800/104.5795229205 =-366.361834N 又 F=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0， 方向 /x 轴 B C 大小 9000 800 ？ ？ 12 作为多边行如图 1-7 所示PG 6F I6F45N 13 图 1-7 图 1-7力多边形可得： F45=8634.49503048N N=950.05283516 N 在图 1-6中，对 c点取距，有 MC=-PyP-G6XS6+ FR16x-FI6y S6=0 代入数据得 x=1.11907557m 分离 3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 1-8所示， 2.1.2 对 3-4 杆 组 示 力 体 分 析 14 F 54F 23F xF yF I4G 4Mu=10N/mm 15 已知 ： F54=-F45=8634.49503048N， G4=220N aB4=aA4 lO4S4/lO4A=2.2610419m/s2 , S4=4=7.79669621rad/s2 由此可得： FI4=-G4/gaS4 =-220/102.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4aS4=-9.35603545 在图 1-8 中，对 O4 点取矩得： MO4= Ms4 + FI4x4 + F23x23+ F54x54 + G4x4 = 0 代入数据， 得MO4=-9.35603545-49.74292180.29+F230.41859878959+8634.495030480.57421702805+2200.04401216867=0 故 F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0 方向： ？ ？ M4o4 大小： O4B 16 G 4F I4F 23F 54F xF y由图解得： Fx=2991.6124744N Fy=1414.4052384N 方向竖直向下 2.1.3 对 曲 柄 分 析 ， 共 受 2 个 力 ， 分 别 为 R32,R12 和 一 个