牛頭刨床課程設計----牛頭刨床主運動機構的設計

1、<p><b>　　機械原理</b></p><p><b>　　課程設計</b></p><p>　　（2010-2011學年第二學期）</p><p>　　論文題目 牛頭刨床主運動機構的設計 </p><p>　　課程名稱 機 械 原 理 <

2、;/p><p>　　班 級 機 械 四 班 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導老師 </p>

3、;<p>　　2011年 6 月 24 日</p><p>　　機械原理課程設計任務書</p><p>　　學生姓名：____________ 專業(yè)班級：____________ 指導教師：____________</p><p>　　設計題目：牛頭刨床主運動機構設計</p><p><b>　　設計任

4、務：</b></p><p>　　1.主運動機構的選型及分析</p><p>　　2.主運動機構的尺度綜合</p><p>　　計算未知尺寸，定長度尺寸比例尺μl ，畫機構工作循環(huán)圖（繪制在一張3號圖紙上）。</p><p>　　3.主運動機構的運動分析</p><p>　　按學號要求分組，繪制兩位置機構運

5、動簡圖，并用矢量方程圖解法做這兩個位置的運動分析；繪制機構位移線圖、速度線圖和加速度線圖。此部分繪制在一張1號圖紙上。</p><p>　　4.主運動機構的力分析</p><p>　　按學號要求做一個位置的力分析，繪制機構運動簡圖，用圖解法求各運動副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。此部分繪在一張2號圖紙上。</p><p><b>　　編寫設計說明書&l

6、t;/b></p><p>　　1.簡要介紹設計任務并根據(jù)設計任務，結合牛頭刨床的特點及要求，至少提出3種能實現(xiàn)牛頭刨床運動基本要求的機構型式，繪制所選機構的機構簡圖，闡述所選機構的特點，并進行比較。</p><p>　　2.將設計任務中2、3、4的設計計算過程書寫在說明書上并對設計過程進行總結。</p><p><b>　　時間安排：</b&

7、gt;</p><p>　　設計資料成績： 指導教師簽名： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、概述┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3</p><p>　　2、牛頭刨床設計任務的擬定┉┉┉┉┉┉

8、┉┉┉┉┉┉4</p><p>　　3、牛頭刨床工作原理的確定┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6</p><p>　　4、牛頭刨床機構運態(tài)靜力分析┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11</p><p>　　5、牛頭刨床工作位移 速度 加速度曲線┉┉┉┉┉┉┉14</p><p>　　6、牛頭刨床一樣的機構簡圖┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15</p>&l

9、t;p>　　7、心得體會┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉16</p><p>　　8、參考文獻┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉17</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　牛頭刨床： 一種刨床，利用住復運動的刀具切割已固定在機床工作平臺上的工件〔一般用來加工較小工件)。機床的刀架1犬似牛頭，故名。<

10、;/p><p>　　滑枕帶著刨刀，作直線住復運動的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛頭而得名。牛頭刨床主要用于單件小批生產(chǎn)中刨削中小型工件上的平面、成形面和溝槽。中小型牛頭刨床的主運動(見機床)大多采用曲柄搖桿機構(見曲柄滑塊機構)傳動，故滑枕的移動速度是不均勻的。大型牛頭刨床多采用液壓傳動，滑枕基本上是勻速運動?；淼姆祷匦谐趟俣却笥诠ぷ餍谐趟俣?。由于采用單刃刨刀加工，且在滑枕回程時不切削，牛頭刨床的生產(chǎn)率較低。機床的主

11、參數(shù)是最大刨削長度。牛頭刨床主要有普通牛頭刨床、仿形牛頭刨床和移動式牛頭刨床等。普通牛頭刨床(見圖)由滑枕帶著刨刀作水平直線住復運動，刀架可在垂直面內回轉一個角度，并可手動進給，工作臺帶著工件作間歇的橫向或垂直進給運動，常用于加工平面、溝槽和燕尾面等。仿形牛頭刨床是在普通牛頭刨床上增加一仿形機構，用于加工成形表面，如透平葉片。移動式牛頭刨床的滑枕與滑座還能在床身(臥式)或立柱(立式)上移動，適用于刨削特大型工件的局部平面。</p&

12、gt;<p>　　工件安裝在工作臺上,牛頭刨床的主運動是裝夾在刀架上的刨刀沿著工件機所作的往復直線運動。當刨刀向前運動時(工作行程),刀具在工件表面切削金屬;當刨刀作返回運動時(空行程),刀具在工件的上面滑回原來的位置。牛頭刨床的進給運動,是工件在工作臺上的橫向移動。主運動和給運動反復進行,就能在工件表面切除多余的金屬,從而得到所要求的加工表面。 　　3.牛頭刨床的組成 　　牛頭刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作臺、橫梁

13、、進給機構和變速機構等組成。 　　 (1)床身 床身內部有變速機構和曲柄搖桿機構。床身的頂面有水平導軌,滑枕沿水平導軌作往復直線運動。在床身前面有垂宜導軌,橫梁帶動工作臺沿垂直導軌升降。 　　(2)滑枕 滑枕的前端有環(huán)狀T形槽,用來安裝刀架和調節(jié)刀架的偏轉角度:滑枕的內部裝有調整滑枕行程位置的機構,它是由一對錐齒輪和絲杠組成。滑枕的下部有兩條燕尾型導軌,它與床身上部的水平導軌配合。在曲柄搖桿機構的帶動下,滑枕在床身水平導軌上作往復直

14、線運動。 　　(3)橫梁與工作臺 校梁安裝在床身前部垂直導軌上。橫梁的底部裝有升降絲杠,使校梁能沿著床身前部的垂直導軌作上下移動。工作臺和滑板連接在一</p><p>　　(4)刀架 刀架用于裝夾刨刀,并使刨刀沿著垂直方向和傾斜方向移動。刀架由手柄、絲杠、刻度轉盤、夾刀座、拍板、拍板座、滑板等組成?？潭绒D盤6用T形職栓5緊固在滑枕前端的“環(huán)”狀T形槽內。可按加工的需要作160’的回轉?？潭绒D盤6與滑板13通過導

15、軌相配合,只要搖動絲杠3上端的手柄1,就可使滑板13沿著刻度轉盤6上的導軌移動,通過刻度環(huán)2來控制背吃刀量的大小。拍板10與拍板座11的凹槽相配合,用鉸鏈銷7連接。在拍板10的孔內裝有夾刀座8刨刀就裝在它的槽孔內,拍板10可以繞鉸鏈銷7向前上方拾起,這樣可避免滑枕回程時刨刀與工件已加工。 　　(5)進給機構 進給機構主要用來控制工作臺橫向進給運動的大小。 　　(6)變速機構 操縱變速機構的手柄,可以把各種不同的轉速傳遞到曲柄擺桿機構

16、而改變格桿在相同時間間隔內的擺動次數(shù)。 　　(7)曲柄搖桿機構 主要作用是把電動機的旋轉運動轉換為滑枕的往復直線運動</p><p><b>　　牛頭刨床外形圖</b></p><p>　?。ㄒ唬C械原理課程設計的目的和任務</p><p>　　1課程設計的目的：機械原理課程設計是高等工業(yè)學校機械類學生第一次全面的機械運動學和動力學分析與設計

17、的訓練，是本課程的一個重要教學環(huán)節(jié)。起目的在于進一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生的獨立解決有關課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個比較完整的概念，具備計算，和使用科技資料的能力。在次基礎上，初步掌握電算程序的編制，并能使用電子計算機來解決工程技術問題。</p><p>　　2課程設計的任務：機械原理課程設計的任務是對機器的主題機構進行運動分析。動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定的機器的工作

18、要求，在次基礎上設計；或對各個機構進行運動設計。要求根據(jù)設計任務，繪制必要的圖紙，編制計算程序和編寫說明書等。</p><p>　?。ǘC械原理課程設計的方法</p><p>　　機械原理課程設計的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。圖解法幾何概念比較清晰、直觀；解析法精度較高。</p><p>　?。ㄈC械原理課程設計的基本要求</p><p

19、>　　1． 作機構的運動簡圖，再作機構兩個位置的速度，加速度圖，列矢量運動方程；</p><p>　　2．作機構兩位置之一的動態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；</p><p>　　3.用描點法作機構的位移，速度，加速度與時間的曲線。</p><p>　?。ㄋ模C械原理課程設計的已知條件</p><p><b>　　設

20、計數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　1機構運動簡圖</b></p><p><b>　　圖１－１</b></p><p>　　牛頭刨床工作原理確定</p><p>　?。ㄒ唬?機構運動分析</p><p>　　1、曲柄位置“5’”速度分析，加速度分析（列

21、矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取曲柄位置“5’” 進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，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=6.28rad/s</p><p>　　υA3=υA2=ω2·lO2A=6.28×0.11m/

22、s=0.69m/s（⊥O2A）</p><p>　　取構件3和4和點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　υA3= υA4 + υA4A3</p><p>　　大小 W2Ao2 √ ?</p><p>　　方向 ⊥O2A3 ⊥O4A3 ∥O4

23、B3</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺µv作速度多邊形</p><p>　　則知，υA4=·μv=0.67m/s，υA4A3=0.13m/s</p><p>　　取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p&g

24、t;　　大小 ? pb ?</p><p>　　方向 水平 ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺μv作速度多邊行</p><p>　　則知， υC5= ·μv=0.73m/s， υC5B5=0.07m/s，υB5=0.75m/s</p><p><b>　　2.加速

25、度分析：</b></p><p>　　取曲柄位置“5”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，</p><p>　　故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。</p><p>　　ω2=6.28rad/s, ==ω22·LO2A=6.282×0.11 m/s2=4.34m/s2</p><p>

26、;　　取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　aA3 = + aA4τ + aA4A3K + aA4A3r</p><p>　　大小: ω22lO4A ω42lO4A ? 2ω4υA4 A3 ?</p><p>　　方向： A→O2

27、 A→O4 ⊥O4B ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿導路）</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺µa,作加速度多邊形.</p><p><b>　　則知, </b></p><p>　　aA4 =P´a4´·μa = 1.5m/s2 ，aA3=4

28、.34 m/s2，=0.93 m/s2 , aA4τ =1.15 m/s2 </p><p>　　aA4A3K =0.36 m/s2, aA4A3r=3.34 m/s2</p><p>　　用加速度影象法求得aB5 = aB4 =1.64 m/s2</p><p>　　取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac5

29、= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向 ∥XX √ C→B ⊥BC</p><p>　　其加速度多邊形如手繪圖所示,有</p><p>　　ac5 =p ´c5´·μa =1.18 m/

30、s2 a c5B5τ=0.93 m/s2 ac5B5n=0.06 m/s2</p><p>　　2、曲柄位置“11”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“11”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“1'”。</p><p>　　取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p>

31、<p>　　υAB= υA4 + υA4A3</p><p>　　大小 W2AO2 ? ?</p><p>　　方向 ⊥O2A ⊥O4A ∥O4B</p><p>　　取速度極點P，速度比例尺µv作速度多邊形。</p><p>　　則知，

32、υA4=pa4·μv=0.0.65m/s</p><p>　　υA4A3=a3a4·μv=0.22 m/s υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=1.28m/s</p><p>　　取5構件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　υC5=υB5+υC5B5</p><p>　　大小 ?

33、 √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p><b>　　有</b></p><p>　　υC5= ·μv01=1.27m/s υB5=1.28 m/s υC5B5=0.08 m/s</p><p>　　取曲柄位置“11”進行加速度分析，取曲柄構件3和4

34、的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA3 = a A4n + a A4τ+ a A4A3k + a A4A3γ</p><p>　　大小 A02W22 ω42AO4 ? ? 2ω4υA4 A3</p><p>　　方向 A→O2 A→O4

35、 ⊥O4B ∥O4B（沿導路） ⊥O4B</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa加速度多邊形.</p><p>　　則知， a A4τ= a4´a4″·μa =2.30m/s2 a A4n = 0.45 m/s2 </p><p>　　a A4 = p´a4´·μa =

36、3.9911 m/s2 aA3 =4.34 m/s2 a A4A3γ=3.65 m/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=4.66 m/s2 </p><p>　　取5構件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p>

37、<p>　　aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p><b>　　有</b></p><p>　　aC5B5τ= C5´C5″·μa =0

38、.06 m/s2 aC5 = p´C5″·μa =4.0 m/s2 aC5B5τ=1.31 m/s2</p><p><b>　　機構運態(tài)靜力分析</b></p><p>　　取11點為研究對象，分離5、6構件進行運動靜力分析。</p><p>　　已知G6=-700N，又ac=ac5=4.0m/s2,那么我們可以計算&

39、lt;/p><p>　　又ΣF= G6+FiR+Fr45+FR16=0，作為多邊行，取µN=10N/m。</p><p><b>　　由力多邊形可得：</b></p><p>　　FR45=-aFR45·µN=-290N FiR=280N</p><p>　　FR16= Fi6 FR16

40、83;µN=710N</p><p>　　分離3,4構件進行運動靜力分析，桿組力體圖所示，</p><p>　　已知： FR54=-FR45=290N，G4=200N</p><p><b>　　由此可得： </b></p><p>　　Mi4=-Ji4·a4τ/O4A= -10.N·

41、m</p><p><b>　　對A點取矩得：</b></p><p>　　ΣMA=FR54·h54-Mi4-Fi4·hi4-G4·li4-R34·h34=0</p><p>　　h54=270mm h34=138mm hi4=135mm h4=10mm</p><p>&l

42、t;b>　　代入數(shù)據(jù)， </b></p><p>　　又 ΣF=FR54+FR34+Fi4+G4+R14 =0,作力的多邊形取µN=10N/m。 </p><p><b>　　可得：</b></p><p>　　FR34 =540N R14=260N </p><p>　　對構件3 進

43、行運動分析，得R’34=R34=-R23=600N</p><p>　　對曲柄2進行運動靜力分析，作組力體圖所示，</p><p>　　µL=10N/m。 </p><p>　　R32=-R12 R32·l=Mb l=53mm</p><p>　　解得 Mb=320 N/m </p><p>

44、;　　求刨頭的位移，速度和加速度曲線</p><p>　　位移與時間，速度與時間，加速度與時間曲線。 </p><p><b>　　a,位移圖線</b></p><p><b>　　b,速度圖線</b></p><p><b>　　圖1-11</b&g

45、t;</p><p>　　由以上三條曲線，位移與時間，速度與施加，加速度與時間曲線，可以看出牛頭刨床的運行過程，c點的運動情況。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、《機械原理》/孫恒，陳作模主編——七版——高等教育出版社，2000</p><p>　　2、《機械原理課程設計指導書》——

46、2011-6-24</p><p><b>　　3、百度文庫</b></p><p><b>　　總結</b></p><p>　　這次課程設計，由于理論知識掌握的不夠扎實，再加上沒有設計經(jīng)驗，剛開始拿到設計題目的時候有些手忙腳亂，不知道從何入手。但是通過指導老師指導幫助下，以及所有同學的討論學習下，使我們很快的理解了設

47、計內容，掌握了方法。完成各自的數(shù)據(jù)計算和圖形繪制，專心在教室加班加點做自己的設計……同時大家積極與其他人交流討論，與別人討論出結果后再反復對自己的結果進行核算復查，盡量避免自己的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤。</p><p>　　說實話，課程設計真的有點累。然而，當我一著手清理自己的設計成果，漫漫回味這1周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一步，也是人生的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟

48、的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感悟。通過課程設計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細致。課程設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂：有2次因為不小心我計算出錯，只能毫不情意地重來．但一想起老師平時對我們耐心的教導，想到今后自己應當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責，認真對待的良好習慣。這次課程設計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練。短短

49、一周是課程設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。</p><p>　　通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己需要學習的東西還有很多，以前總是認為已經(jīng)掌握得很好的東西，其實差的還很遠，是自己眼高手低而已。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，