牛头刨床机械原理课程设计1点和6点.

1、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：2012250404272015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

2、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

3、和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮 &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

4、）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。77771c)执行机构运动简图2,设计数据见表4-11)设 计 内 容导杆机械的运动分析导杆机构的动态静力分析符 号n2Lo2 o4Lo2ALo4BIBCLo4 s4Xs6Ys6G4G6PypJs4单位r/minmmNmmKg m2方 案1603801105400.25lo4B0.5l o4B240502007007000801.1264350905800.3l o4B0.5l o4B200502208009000801.23

5、724301108100.36lo4B0.5l o4B1804022062080001001.22）选择设计方案:设计内容导杆机构的运动分析导杆机构的静力分析符号n2lO 2O4lo 2Alo 4Bl BClo 4S4XS6ys6GGPypJS4单位r/minmmNmmKg m方案U64350905800.3lo 4B0.5lo 4B200502208009000801.2设计内容飞轮转动惯量的确定凸轮机构的设计符号5no'Z1Zo'Z1'Jo2Jo1Jo ”Jo'ImaxLo9Da ©© s© '单位r/minKg.m20

6、mm0方案U0.1514401316400.50.40.250.21513538701070r_*巧二匚 tL-P- I*- 万案特点: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）导杆机构简图匚II - C/W ts42）导杆机构运动分析Q4 1a.曲柄位置“ 6”做速度分析，加速度分析(列矢量方程，画速度图，

7、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 2=2X3.14 64/60=6.698666667 rad/s 其转向为顺时针方向加=u2=血 X1O2A pi=6.698666667 90X0.001=0.60288 m/s 方向:A°2列速度矢量方程，得U4 = U3 + U4A3大小 ？"?方向丄o4a 丄o2a II o4b取速度极点P，速度比例尺pv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图图1-3则由图1-3知，u4=pa4 v=48.64352445 0.01 m/s =0.4864352445 m/s 方向 pa4S4

8、A3=a3a4 v=35.6153178 0.01m/s=0. 356153178m/s 方向 a3a4CL4= UA4/ lo4A 卫=0.4864352445/0.41841411745=1.1625689103rad/s其转向为顺时针方向。u =5 lO4B 口 =1.1625689103 0<58=0.674289967865m/s 方向 pf b取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得u = u + UCB大小？"？方向/ XX 丄O4B 丄BC其速度多边形如图1-1所示，有u=pc v=66.46579386 0.01 m/s =0. 6646579386m/s 方向

9、 pf cUB=bc 10.27504851 0.01 m/s =0. 1027504851m/s 方向 bf cb.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ntkraA4 = a A4 + a A4 = a A3 + a A4A3 + a A4A3大小？"?VV?方向 ？Af Q 丄 QB A f O2 丄 QB （向左）/ O4Bn 22aA4 =34 0lo4A 卫=1.1625689103 00.41841411745=0.56551449203m/s2方向p'fna A3= 3220o2a 卩=6.698666

10、6672刈0 >0.00仁-4.03849216039m/s2方向kSA4A3 =2 34 U4A3 3=2X1.1625689103 0356153178=0.82810522395m/ s 方向兔'k取加速度极点为p/，加速度比例尺 由=0.1 (m/s2) /mm,作加速度多边形图图1-4则由图1 4知，a A4t=n1 曲 a=15.64929517 区1 =1.564929517m/s2方向 n afa A4A3r = ka4 a=：26.98876937 %1 =2.698876937m/s2 方向 ka4a=aA4t/l O4A 口 =1.564929517/0.3

11、8342033151rad/$=4.0814985238rad/$转向为逆时针方向。a A4 = p a4' a =16.63928845 0.1=-1.663928845m/s2方向 pa A4A3 =a3' af a=28.12648423 (X仁2.812648423 m/s2方向比a4' 取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得n t ntac= aB + aB + acB + acB大小 ？"""?方向 / XX B A 丄 AB C B丄 BCaBn=342Xo4B 卩=1.16256891032X580 >.001=7.

12、8390855303 m/$a T=aA4t Io4b/Io4a=1.564929517 580/383.42033151=2.1692841661m/s2n22acBn=uCB U =0. 10275048512/0.174=0.0606762195 m/s2其加速度多边形如图11所示，有a = p b" a 中23.06578941 0.氷 m/s2 =-2.306578941m/s2Oqb = n 2C 'a 韦4.43203343 0.氷 m/s2 =0. 443203343 m/s2ac = p c a =122.02727271 0.氷 m/s2 =-2.2027

13、27271 m/s2总结6速度和加速度值以速度 比例尺 1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0. 05m/ s2) / 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位置未知量结果6VA40.4864352445 m/sVc0. 6646579386m/saA1.663928845m/s2ac-2.202727271 m/s2a、曲柄位置“ 1”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“ 1”进行速度分析。因构件 2和3在A处的转动副相连，故VA2

14、=VA3，其大小等于 型1 02A，方向垂直于。2 A线，指向与 型致型=2 n 2/6O rad/s=6.7020643264rad/sU3 = U2 =O2A= 6.702064213*0.09m/s=0.603185789m/s （丄 O2A）取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得U4= LA3+ U4A3大小 ？"?方向丄O4A 丄O2A/ O4B取速度极点P,速度比例尺 代=0.005 （m/s）/mm，作速度多边形如图1-2LA4A3 = a3a4 ，pv=0m/S由速度影像定理求得U5= ub4= U4 O4B/ O 4A=0m/s又c<4= u4

15、 / lo4A=0rad/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得U5= U5+ UC5B5大小 ? V?方向 / XX丄O4B 丄BC取速度极点P,速度比例尺 w=0.01(m/s)/mm,则由图 1-2知， u5= Pc5 w=0m/sUC5B5 = b5c5 出=°m/swcb= UC5B5/I cb=0 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“ T进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连, 故aA2 = aA3,其大小等于 m2Io2a,方向由A指向O2。co2=6.7O2O643264rad/s,aA3 = a；2 = 322 LO2a=6.70206432642

16、>0.09 m/s2=4.04258996116m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得:K aA4A3raA4A3n ,TnaA4= aA4 + aA4 = aA32大小：？CO4 l O4A2 34 u4 A3方向： ？4A丄O4B AO 2丄O4B取5构件为研究对象，列加速度矢量方程，得ntac5= aB5+ Sb5B5 + a c5B5/ O4B大小VW52 Lbc方向 / xx V c b丄BC取加速度极点为p/ ,加速度比例尺 =0.05 (m/s2) /mm,作加速度多边形如图1-3所示则由图1-3知,C5B5=b5c5 Pv=0m/Sw5 = 3cB=

17、UC5B5/lcB=0ad/S a；4=0 m/s2aA4A3K =0 m/s2aA4 =4.042589961168314 m/s2,2 用加速度影象法求得 aB5 = aB4 = aA4* O4B/ O4A=6.932257312225 m/s2所以 ac=0.01 x (p ' c' )=6.5990882824 m/s总结1点的速度和加速度值以速度 比例尺(1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0. 05m/ s2) / 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1-2 , 1-3 ,并将其结果列入表格(1-2

18、)位置未知量结果1VA4Om/sVcOm/saA4.04258996116 m/s 2ac26.5990882824m/s机构动态静力分析导杆机构的动态静力分析已知：各构件的质量 G (曲柄2,滑块3和连杆5的重量可 以忽略不计)，导杆4绕重心的转动惯量J及切削力P的变化 规律可知。5-6杆组示力体共受五个力，分别为P,G6, F16, 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F16大小可由运动分析求得，方向水平 向左，选取比例尺 U=(10N)/mm做力的多边形。U=1

19、0N/mm已知 P=9000N,G6=800N.又ac=ac5=2.207695373m/s 2,那么我们可以计算，F16=-G6/g*a c=-800/9.8*2.207695373=-180.2200304N又艺 F=P+G6+F16+F45+R16=0做力的多边形如下，图（1）PF16G6厂工FR16由力多边形可得：Ff45=CD*U=9181.5664521NFr16=AD*UN=649.014527N在图中，对C点取矩，有艺 Mc=-P*yp-G6*Xs6+FR16*x-F16*y s6=0带入数据得 x=736.013884m分离3,4构件进行静力分析，杆组力体图如下，图（2）RR54FR14FR14已知；FR54=-FR45=-9181.5664521N,G4=220Nas4=aA4*l o4s4/l o4A=1.672045