机械基础实训2牛头刨床的设计(样本)

1、机械基础综合实训班级姓名学号题号组员课题二牛头刨床执行机构分析与设计设计要求与设计数据1）电动机轴与曲柄轴2平行，创刀刀刃e点与餃链点c的垂直距离为50mm,使用寿命10 年，每口一班制工作，载荷有轻微冲击。2）为了提高工作效率，在空回程时创刀快速退回，即要冇急回运动，行程速比系数在1.4左 右。为了捉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， 切削阶段创刀应近似匀速运动。允许曲柄2转速偏羌为±5%。要求导杆机构的最大压力角 应为最小值；3）凸轮机构的最大压力角应在许用值az内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速 等减速运动。4）执行构件的传动效率按0

2、.95计算，系统冇过载保护。按小批量生产规模设计。5）曲柄转速在60r/min,创刀的行程h在300mm左右为好，具体数据见下表。（从教材第12 页表中选取）己知条件题号1导杆机构运动分析机架/ 0 204380t作行程h310行程速比系数k1.46连杆与导杆z比/bcbo40.28凸轮机构设计从动件最大摆角久那15。从动件杆长/o9d125许用压力角a40°推程运动角75°远休止角hs10°回程运动角、75°任务实施（以教材第12页表中题号1的数据为例。）任务一平面机构的结构分析图42所示为牛头刨床的结构图，己知滑枕6的导轨高/h= 1000mm,大齿

3、轮2的小心高/hl=540mm, 滑块销3的回转半径=240mmo绘制主体运动机构的运动简图，并通过口由度的计算，判断其运 动的确定性。解：1、机构分析。牛头创床主体运动机构由齿轮传动机构、导杆机构、凸轮机构、棘轮机构等 组成，机构示意图如图417 （a）所示。2、为了简单地说明问题，下面仅取导杆机构和凸轮机构这部分进行运动简图绘制和自由度计算。1）确定运动副类型。原动件illi柄与凸轮都固结在大齿轮2上，用轴通过轴承与机架7饺接成 转动副02 :凸轮2与滚子之间形成高副gp滑块3通过销子与人齿轮饺接成转动副a ；滑块3与 导杆4用导轨联接为面接触成移动副y1；导杆分别与连杆5和机架钱接成转动

4、副b和o*连杆5 与滑枕6较接成转动副c；滑枕6与机架1用导轨联接以面接触成移动副丫2。推杆7分别与机架1 和连杆8较接成转动副o9和e,摇杆9分别与连杆8和机架较接成转动副f和g。这里有1个高副、 9个转动副和2个移动副共12个运动副。2）确实视图平面，以平行于凸轮运动平面作为视图平面。3）计算长度比例和图示长度。设图样最大尺寸为50mm,则长度比例尺= lh /50= 1000mm / 50mm = 20h = lh ! /z = 1/0.02 = 50mmh、= lhx /=0.54/0.02=27mmr = lr / “/ = 0.24/0.02= 12mm4）绘制机构运动简图。先绘制

5、机架上的运动副较链，根据力值绘制滑枕的导路；选择适当 的瞬吋位置，按各运动副间的图示距离和相对位置，用规定的符号表示各运动副；用总线将同一 构件上的运动副连接起来，并标上件号、钱点名和原动件的运动方向，表示出机架，即得所求的机 构运动简图。如图4-17b）所示。图4-17 （b） 牛头创床导杆机构和凸轮机构5）自由度分析计算该机构有一加装滚子的局部口由度，除去不算，共有8个活动构件，9个转动副，2个移动副, 1个高副，无复合较链。故根据机构自山度计算公式可以求得机构的自山度为f = 3n-2pl -ph =3x8-2x11-1 = 1该机构有一个原动件，原动件的数目等于自山度，故该机构有确定运

6、动。任务二连杆机构设计图4-39 方案（a）釆用偏宜illi柄滑块机构。结构最为简单，能承受较人载荷，但其存在有 较人的缺点。一是由于执行件行程鮫人，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较人； 二是机构随着行程速比系数k的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。方案（b）由illi柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。该方案在传力特性和执行件的速度变化方 而比方案（a）有所改进，但在山柄摇杆机构abcd中，随着行程速比系数k的增人，机构的最人 压力角仍然较大，而月整个机构系统所占空间比方案（a）更大。方案（c）由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（b）的缺点，传力特 性好，机

7、构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程小变化也较缓慢。比较以上三种方案，从全面衡量得失來看，方案（c）作为刨削主体机构系统较为合理。第二部分：导杆机构的设计一、尺寸参数确定依据及过程：已知条件：机架/（）2（）4=380 mm,刨刀的行程h=310 mm,行程速比系数k=1.46,连杆与导杆之 比，bc b 04=0.281、尺度确定的综合过程如下：由k=1.46求得极位夹角e；由导杆机构特性知道,导杆摆角等于极位夹角,即vnlax=e；由行程h和0可求出导杆长/bo4；山创刀的行程h和3可求出曲柄长厶02；由连杆与导杆之比/bcbo4=0.28,可求出连杆长?bc；为使杆组的压力角綾小，滑

8、块c的导路x-x位于导杆端点b所作的圆弧高的平分线上，依此 确定导路的高度yco4o2、确定传动机构的尺寸1）根据所给数据确定机构尺寸极位夹角：l -11 46-1& = 180°=180°x=33.66°k + l1.46 + 1导杆长度：lbo4 = h 1=31°x1= 536mm""2 . 02 sin 16.83sin 2连杆长度：lrc =0.28厶。4= 150mm曲柄长度:lao2 = lo2o4 sin = 380xsin 16.83 = 12已知刨头导路x-x位于导杆端点b所作的圆弧高的平分线上。（这样才能

9、保证机构运动过程的最 大压力角具有最小值，使机构在运动过程中具有良好的传动力特性）所以iq|，co4 = i bo。i boa (1 一 cos) = 536 x 536 x (1 cos 16.83) = 536 11.5 = 524.5?加即导轨滑块c到04的垂直距离为524.5mm。2）机构运动简图的绘制选取一长度比例尺，机构运动简图的绘图工作要求在计算机上使用autocad完成，如图440 所示。任务三凸轮机构设计设计牛头刨床中的凸轮机构一.凸轮机构的设计要求：如图4-81所示，已知该凸轮机构的从动件摆杆9的运动规律为等加速等减速运动，要求确定凸轮 机构的基本尺寸，将凸轮实际轮廓和推杆

10、画在图纸上。原始数据如表:符号max?09d<0902s，数据15°125mm150mm61mm15mm75°10°75°二从动件运动规律角位移线图的画法： 、绘制坐标轴。取凸轮转角的比例尺血=25。丨mm ,在0轴上分别量取。=75。、s=l（）o、a>x75。；収螺杆摆角的比例尺=l°/mm,在轴上量取戈亦=15。； 、将=75。、2=75。分别等分成6等分,则得各等分点1、2.13o 、绘制推程的位移线图。过3点作轴的平行线，在该平行线上截取线段高度为戈和=15。，将该线段等分成6等分（注意应与角的等分数相同），得各等分点，如

11、前半推程的1、2 3z； 将坐标原点分别与点1、2'、3相连，得线段01'、02和03',分别与过1、2、3点且平行与 轴的直线交于1 ”、2 “和3 j将点0、1 ”、2 “、3 ”连成光滑的曲线，即为等加速运动的位 移曲线的部分，示半段等减速运动的位移曲线的画法与之相似，只是弯曲方向反过来，见图4-82 所示。同理可得回程的位移illi线。图4-82摆动推杆角位移线图三、摆动从动件盘形凸轮轮廓设计：设计原理设计凸伦伦廓依据反转法原理。即在整个机构加上公共角速度（一co） （co为原凸伦旋转角速度） 后，将凸轮固定不动，而从动件连同机架将以（一3）绕凸轮轴心02逆时针

12、方向反转，与此同时， 从动件将按给定的运动规律绕其轴心09相对机架摆动，则从动件的尖顶在复合运动屮的轨迹就是要 设计的凸伦伦廓。设计凸轮轮廓的步骤如下：在图所示的摆动从动件角位移曲线中，其纵处标表示从动件角位移5,它按介度比例尺画出。山=从动件摆角/图上代表该摆角的线段长度=q 0/mm） 将5-0曲线图（见图4-82）的推程运动角和回程运动角各分成4等份，按式求出各等分点对应的饬位移值：0=叭"。其数值见表（1）。表1各点的角位移数值序号0123456789偏角0°1.875°7.5°13.125°15°15°13.125

13、°7.5°1.875°0° 选取适当的长度比例尺“”定出02和09的位置。以02为圆心，以厂/“/为半径作基圆。以 。9为圆心，以1。9亦为半径，作鬪弧交基圆于d0（d0）点。则ogd。便是从动件的起始位置，如 图4-83所示。注意，图示位置d（）位于中心连线o2o9的左侧，从动件在推程中将按顺时针方向摆动。 以02为圆心,以/o9o2仙为半径作圆,沿（3）即为逆时针方向自o2o9开始依次取推程 运动角0=75。，远休止角s=10°,回程运动角。'=75和远休止允is'=200。，并将推程和回程运动 角各分成4等份（与角位移线图相对应的等份），得09】，092，0.3099各点。它们便是逆时针 方向反转时，从动体轴心的各个位置。 分别以0 91，092,。93。99为圆心，以/ 09d伽为半径画圆弧，它们分别与基圆相于d , d2,d9,并作zdq91d1，zd2o92d；分别等于摆杆角位移叭、厲o并使o9id'】=o9i dp o92d2= o92d2，o则得d , d2，d；d9 （与d