牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書—牛 頭 刨 床</p><p><b>　　1. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí),由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量

2、和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每次削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減少主軸的速度波動(dòng)，以提高切

3、削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 </p><p>　　已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上。</p><p>　　要求 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊

4、形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時(shí)要求速度較低且均勻，以減少電

5、動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來(lái)減小株洲的速度波動(dòng)

6、，以減少切削質(zhì)量和電動(dòng)機(jī)容量。</p><p>　　1.2曲柄位置的確定</p><p>　　曲柄位置圖的作法為：取1和8’為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，1’和7’為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，順ω2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）。 </p><p>　　第五章 選擇設(shè)計(jì)方案</p>

7、<p><b>　　1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</b></p><p><b>　　圖1-2</b></p><p>　　2、選擇表Ⅰ中方案Ⅱ </p><p>　　取第方案的第7位置和第12位置（如下圖1-3）。</p><p><b>　　圖1-3

8、</b></p><p>　　2、曲柄位置“7’”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取曲柄位置“7’”進(jìn)行速度分析，其分析過(guò)程同曲柄位置“1”。</p><p>　　取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=υA3+υA4A3</p>

9、<p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-4。</p><p><b>　　圖１—4</b></p><p>　　則由圖1-4知，

10、，υA4=pa4·μv=28.33743629×0.01 =0.2833743629m/s</p><p>　　υA4A3=a3a4·μv=53.2477258×0.01=0.532477258m/s</p><p>　　O4A=383.14488122 mm</p><p>　　由速度影像定理得υB5=υB4=υA4

11、3;O4B/ O4A=0.428968617m/s </p><p>　　又 ω4=υA4/ lO4A=0.739601064rad/s /.</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p>　　大小 ? √ ?<

12、/p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　其速度多邊形如圖1-4所示，有</p><p>　　υC5= ·μv=42.07193291×0.01m/s =0.4207193291m/s</p><p>　　υC5B5=·μv=9.74202042×0.01 m/s = 0

13、.0974202042m/s</p><p>　　ωCB=υC5B5／lCB=0.0974202042/0.174 rad/s = 0.559886229rad/s</p><p>　　取曲柄位置“7’”進(jìn)行加速度分析,分析過(guò)程同曲柄位置“1”.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA4= a A4n+ a A4t=

14、a A3n + a A4A3k + a A4A3r</p><p>　　大小 ? 0 ? √ 0 ?</p><p>　　方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺μa

15、=0.01（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖1-5</p><p><b>　　圖1-5</b></p><p>　　則由圖1─5知， </p><p>　　a A4t= a4´a4″·μa =277.76598448×0.01 m/s2 =2.7776598448m/s2</p><p

16、>　　= k´a4´·μa=168.96093044×0.01 m/s2 =1.6896093044m/s2</p><p>　　α4″= a A4t∕lO4A =2.7776598448∕0.38314488rad／s2 =7.249633204 rad／s2</p><p>　　a A4 = p´a4´·μa

17、= 278.55555401×0.01m/s2 =2.7855555401m/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A= 2.7855555401×580/383.14488122m/s2 =4.216739653 m/s2 </

18、p><p>　　又 a C5B5n =ω52·lCB= 0.5598862292×0.174 m/s2 =0.05454423 m/s2</p><p>　　取5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ 0

19、 ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　其加速度多邊形如圖1─5所示，有</p><p>　　aC5B5t= C5´C5″·μa =64.40968945×0.01 m/s2 =0.6440968945m/s2</p><p>　　α5″=/lCB =0.644

20、0968945/0.174 rad／s2 =3.701706287 rad／s2</p><p>　　aC5 = p´C5´·μa = 413.17316272×0.01m/s2 =4.1317316272 m/s2</p><p>　　1、曲柄位置“12”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>

21、;　　取曲柄位置“12”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與ω2一致。</p><p>　　ω2=2πn2/60 rad/s=6.70rad/s</p><p>　　υA3=υA2=ω2·lO2A=6.70×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）</p><p>

22、;　　取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA4=υA3+υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µ1=0.01(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2

23、</p><p><b>　　圖1-2</b></p><p>　　則由圖1-2知， υA4=·μ1=32.28002512×0.01m/s=0.3228002512m/s

24、

25、 </p><p>　　υA4A3=·μ1=51.2913961×0.01m/s=0.512913961m/s</p><p

26、><b>　　用速度影響法求得，</b></p><p>　　υB5=υB4=υA4×O4B/O4A=0.3228002512×580/293.47849337 m/s=0.637948435m/s</p><p>　　又 ω4=υA4/ lO4A=0.3228002512/0.29347849337 rad/s=1.0

27、99911096 rad/s</p><p>　　取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點(diǎn)P，

28、速度比例尺μ1=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如圖1-2。</p><p>　　則由圖1-2知， υC5= ·μ1=62.30007022×0.01m/s=0.6230007022m/s</p><p>　　υC5B5=·μ1=14.36557333×0.01m/s=0.1436557333m/s</p><p>

29、　　ωCB=υC5B5/lCB=0.1436557333/0.174 rad/s=0.82560766 rad/s</p><p><b>　　2.加速度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“12”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，</p><p>　　故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。</p&g

30、t;<p>　　ω2=6.70rad/s, ==ω22·LO2A=6.702×0.09 m/s2=4.04m/s2</p><p>　　取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA4 = + aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3r</p><p>　　大小:

31、 ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?</p><p>　　方向： B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺µ2=0.04（m/s2）/mm,</p><p>　　作加速度多邊形如圖1-3所示</p>

32、<p>　　則由圖1-3知, aA4τ=A’A4·μ2=112.831951×0.04m/s=4.51327804m/s2,</p><p>　　α4＇= aA4τ/ LO4A=15.37856486 rad/s2</p><p>　　aA4A3r=A3A4·μ2 =252.5410172×0.04 m/s2 =10.10168

33、407 m/s2</p><p>　　aA4 = P´A4·μ2 =458.84456901×0.04m/s2 =18.35378276 m/s2</p><p>　　用加速度影象法求得aB5 = aB4 =18.35378276×580/293.47849377 m/s2 =36.27248411 m/s2</p><p>

34、　　又ac5B5n=ωCB2·lCB=0.825607662×0.174 m∕s2=0.118603273 m∕s2</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p>

35、<p>　　方向 ∥XX √ C→B ⊥BC</p><p>　　其加速度多邊形如圖1─3所示,有</p><p>　　aC5B5τ= B´C·μ2 =127.79349011×0.04 m/s2 =5.111739604 m/s2</p><p>　　ac5 =p ´C·μ2 =90

36、5.895656×0.04 m/s2= 36.23582624 m/s2</p><p>　　βC5= a C5B5τ/ιCB =5.111739604∕0.174 rad/s2=29.37781382 rad/s2</p><p>　　第七章．機(jī)構(gòu)運(yùn)態(tài)靜力分析</p><p>　　取“12”點(diǎn)為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作阻力體如圖1─6

37、所示。</p><p><b>　　圖1—6</b></p><p>　　已知P=0N，G6=800N，又ac=ac5=36.23582624m/s2,那么我們可以計(jì)算</p><p>　　FI6=- G6/g×ac =-800/10×36.23582624m/s2=2898.866099N</p><p

38、>　　又ΣF=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作為多邊行如圖1-7所示，µN=10N/mm。</p><p><b>　　圖1-7</b></p><p>　　由圖1-7力多邊形可得：</p><p>　　F45=CD·µN=298.947446×10N=2989.47446N</p&

39、gt;<p>　　FR16= AD·µN=87.03987932×10N=870.3987932N</p><p>　　在圖1-6中，對(duì)c點(diǎn)取距，有</p><p>　　ΣMC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得x=1177.555981

40、mm</p><p>　　分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示</p><p><b>　　圖1-8</b></p><p><b>　　µL=4。</b></p><p>　　已知： F54=-F45=2989.47446N，G4=220N</p>&

41、lt;p>　　aS4=aA4· lO4S4/lO4A=18.35378276×290/293.47849377m/s2=18.13618026m/s2 , </p><p>　　βS4=β4=7.45rad/s2</p><p>　　由此可得FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×18.13618026 N=-398.995

42、965N</p><p>　　MS4=-JS4·αS4=-1.2×7.45 N·m= -8.94N·m</p><p>　　在圖1-8中，對(duì)A點(diǎn)取矩得：</p><p>　　ΣMA=G4×8.5+FI4×72.5+M+F54×144.5-F23×66.5=0</p><

43、;p>　　代入數(shù)據(jù)， 得F23=6088.915971N </p><p>　　又 ΣF=FR54+FR32+FS4'+G4+FO4n+FO4τ=0,作力的多邊形如圖1-9所示，µN=10N/mm。 </p><p><b>　　圖1-9</b></p><p><b>　　由圖1-9可得：</b&

44、gt;</p><p>　　F23=CD·µN=608.8915971×10N=6088.915971N</p><p>　　FO4n=CB·µN=281.87752571×10N=2818.7752571N</p><p>　　對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作組力體圖如圖1-10所示，</p>

45、<p>　　µL=1。 由圖1-10可知，</p><p>　　h2=85mm,則，對(duì)曲柄列平行方程有，</p><p>　　ΣMO2=M-F42·h2=0 即</p><p>　　M-6088.915971×85×10-3=0， 即M=517.5578575 N·M

46、 圖1-10</p><p><b>　　第八章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、機(jī)械原理/孫恒，陳作模主編——六版——北京2001</p><p>　　2、理論力學(xué)Ⅰ/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編——六版——北京2002.8</p><p>　　3、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書/羅洪田主編——北京1986.10