机械原理课程设计牛头刨床

1、机械原理机械原理课程设计机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床学 院、系：安徽农业大学工学院专业：08机制(5)班学号：08124024学生姓名：胡陈林指导教师姓名：陈迎春最终评定成绩：附图1:导杆机构的运动分析与动态静力分析附图2:齿轮机构的设计安徽农业大学工学院第16页2019-7-11一. 设计题目.4二. 牛头刨床机构简介 .4三. 机构简介与设计数据 .5四. 设计内容 .6五. 体会心得 .14、设计题B :牛头刨床1. ）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急回运动，行程速比系数在1.4左右。2. ）为了提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

2、度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。3.）曲柄转速在64r/min，刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为9000N ,其变化规律如图所示。二、牛头刨床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

3、机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），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（在切削的前后各有一段约5H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 来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。ci）ft）514-1牛央刨谏机构简图及I驻力曲蜷图三、机构简介与设计数据3.1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

4、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。3.2设计数据导杆机构的运

5、动分析导杆机构的动静态分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4Xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmm2 kg mn64350905800.3lo4B0.5lo4B200502208009000801.2飞轮转动惯量的确定齿轮机构的设计无 凸 轮 任 务5no'Z1Zo”_力 Z1Jo2Jo1Jo”Jo，do，do，m12mo1，ar/min.2kgmmm0n0.1514401316400.50.40.250.21003006420四、设计内容4.1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所作的圆弧高的平分

6、线上。要求 做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内 容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。曲柄位置图的作法为取 1和89为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1加79为切削起点和终点所对应的位置，其余 2, 3-12等，是由位置1起顺碰方向将曲柄圆周作12等分的位置。步骤：1） 设计导杆机构。按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于B点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。2）作机构运动简图。选取比例尺f按表4-2所分配的两个曲柄位置（2和8）作出机构的运动简图，其中2位置用粗线

7、画出。曲柄位置的做法如图4 2;取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1,按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。再作出开始切削和中止切削所对应的1'和8'两位置。共计14个机构位置。3） 作速度，加速度多边形。选取速度比例尺 =0.00773 （归）和加速度比例尺 =0.0498m/s2（），用相对 运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。mm导杆机构的速度加速度图作图过程1. 选取长度比例尺l，作出机构在位置 2的运动简图。如一号图纸所示，选取1 =l o2A/O 2A （m/mm）进行作图，1q

8、A表示构件的实际长度，O2A表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意a的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2. 求原动件上运动副中心 A的v A '和a Ava2 = 3 1 lO2A = 0.603m/s式中vA2 B点速度（m/s） 方向AO 2a a= 3 i l O2a =4.04m/s式中aA A点加速度(m/s2)，方向A O23. 解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢 量方程式，作图求解。(1) 列

9、出OB杆A点的速度矢量方程根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件2、4上瞬时重合点A (A 2，A 4)的方程，未知数为两个，其速度方程：V a =VA2 +v A4A2方向：【A O 4± AO 2 /AO 4大小： ？3 1 lO2A?(2) 定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量 pa代表v，则速度比例尺 向(m?s /mm)V A2_1v =0.00773 m?s /mmpa(3) 作速度多边形，求出 3 2、3 4根据矢量方程式作出速度多边形的pd1部分，贝u vA2 (m/s)为v a2 =(ivpa=0.603m/s34= v

10、A2 / l AO4 =0.74rad/s其转向为顺时针方向。V B4= 4 l bO4 =0.429 m/sB点速度为V b4，方向与v a2同向.(4)列出C点速度矢量方程,作图求解V C6、V C6B4VC6 =V B4 +V ,C6B4方向：水平± B O 4± BC大小：?3 4l bO4?通过作图，确定C点速度为VCB =H vbc=0.0086m/sV C = avpc=0.421m/s式中V CB，方向BC式中V CC点速度，方向为pc。4 .解待求点的加速度及其相关构件的角加速度(1)列出C点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度=牵连加速度+相对加速

11、度牵连运动为转动时,(由于牵连运动与相对运动相互影响)绝对加速度=牵连加速度+相对加速度+哥氏加速度要求C点加速度，得先求出B点加速度，要求出B点的加速度，则需要求出A点的加速度，再根据A点的加速度作图求出：na a = a A +a A =a o2+aA4A3 +k 林4入3方向:? Bt A ±abAt O 2/AB±A B大小：?3 4 l AO4?2 .3 l AO2?2 w 4 v A4A2定出加速度比例尺在一号图纸中取I为加速度极点，去矢量Ua'代表anA,贝U加速度比例尺Ha (m2?s /mm)a nB2a =0.0498 m/s /mmHa'

12、;(3) 作加速度多边形，求出 a%、aA、aB ,根据矢量方程图：可求出：2a A = a 口 a=2.739m/sa b= a a ? l bO4 / l ao2 =4.02m/s 2an b = 3 4 2 ? l bO4 =1.07m/s 2(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解ac、anCB、 a tcbnac =a cb +a cb+aB方向：水平/ BC± BC如图大小：?V C6B4 /l BC?已求出（如图）由上式可得:2ac=4.05m/s将代表a；4的矢量k'a'4平移到机构图上的点 A4,可知口4的方向为逆时针方向。2、8位置的速度分析表

13、9;项V 位， 置、0VA2VCBVCVA4A3VB464aA3aKA4A3anA4atA4ancBac大 小方向26.6980.6030.0870.4210.5250.4291.36顺时针4.040.780. 7132.6891.074.0586.6980.6030.00920.03090.59520.02710.058顺时针4.040.06843.9840.001130.001956.2754. 2导杆机构的动态静 力分析已知各构件的重量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J&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

14、平衡力矩。以上内容做在运 动分析的同一张图纸上。步骤：1） 选取阻力比例尺 % = 50 （）,根据给定的阻力 Q和滑块的冲程H绘制阻力线图。mm2） 根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力Pi和惯性力偶矩 Mi ,并将其合为一力，求出该力至重心的距离。3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力 矩。将所有位置的机构阻力，各运动副中的反作用力和平衡力矩My的结果列入表中：动态静力分析过程：在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。首先说明刨头的力的分析过程：对于刨头可以列出以下力的平衡方程式：E F=0P +G6+ F i

15、6 +R 45+R 16=0方向：/ x轴/ y轴与a6反向/ BC/ y轴大小：9000800-m6a6?以作图法求得：位置 2 R 45 = 9350 NR16 = 1125 N力矩平衡方程式：12 M=0 P*y p+G*hg+F6*h6+R6*h 16=0我们还可以得到：R 45 = R5对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式:E F=0R 54+ R 34+ F i4 +G 4 +R 14 = 0方向：/ BC± O4B/ a4/ y轴?大小：总4?m4a4220?力矩平衡方程式：Z2 M = 0 R4*h 54-R34*h 34-Mi4 -F i4 *h i4 -G4*h 4

16、 = 0由此可以求得 R?4的大小：Ri4= 13654.5 N所以：位置 4 R 32=13654.5在摇杆上可以得到R34=-R322位置受力分析表项位目置JFi6Fi4Mi4lh4大小方向235044.3721.21顺时针0.3091单位Nn mm项目位 、'、置PN56= N65N54= N54N34= N23My大小方向290009350935013654.55270.06顺时针单位NN m4.3.齿轮机构的设计已知 电动机、曲柄的转速 n。,、n2,皮带轮直径d o,、do,，某些齿轮的齿数 z,模数m。分度圆 压力角a ；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动。要求 计算齿轮

17、z2的齿数，选择齿轮副 z- Z 2的变位系数，计算这对齿轮的各部分尺寸，用 2号 图纸绘制齿轮传动的啮合图。步骤：(1)首先根据已知的条件求出 z2的齿数。'2 = no/n2=Zi'*z2/Zi*zo得出：z 2 =39 o对小齿轮实行正变位，对大齿轮实行负变位，且是等变位，经计算并分析后取变位系数X1 = - X 2=0.3再根据齿轮各部分尺寸相关计算公式得到齿轮的基本参数如下：d 1= m*z1 =6*13 = 78mmd 2 =m*Z2 =6*39=234mmr bi=i*cos20 =36.64mmr b2= r 2 * cos20 =109.9mmh a1=(h

18、；+x) m12=(1+0.3)*6=7.8mmha2=(h；-x) m 12=(1-0.3)*6=4.2mmh f1=( h :+c*-x)m 12=(1+0.25-0.3)*6=5.7mmh f2=( h ； +c* +x)m12 =(1+0.25+0.3)*6=9.3mmr a1= r 1+ h a1=39+7.8=46.8mmr a2= r 2+ h a2=117+4.2=121.2mmr f1= r 1- h f1=39-5.7=33.3mmr f2= r 2-h f2=117+4.2=121.2mms= mH/2+2 mx tan20 =10.7mmS2= mH /2+2 m (-x) tan 20 =8.11mm五、参考文献1、 机械原