牛头刨床机械原理课程设计7点和12点.doc

1、课 程 设 计 说 明 书 牛 头 刨 床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 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

2、， 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 次 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 ， 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

3、 ， 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 少 主 轴 的 速度 波 动 ， 以 提 高 切 削 质 量 和 减 少 电 动 机 容 量 。图 1-11 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 圆 弧 高 的 平 分 线 上 。要 求 作 机 构 的 运 动 简 图 ， 并 作 机 构 两 个 位 置 的 速 度 、 加 速 度 多 边 形以 及 刨 头 的 运 动 线

4、 图 。 以 上 内 容 与 后 面 动 态 静 力 分 析 一 起 画 在1 号 图 纸 上 。1.1 设 计 数 据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 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

5、，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。设 计内 容导 杆 机 构 的 运 动 分 析 导杆机构的动态静力分析符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4单位 r/min mm N mm kgm2 60 380 110 540 0.25L04B0.5L04B240 50 200 700 7000 80 1.1 64 350 9

6、0 580 0.3L04B0.5L04B200 50 220 800 9000 80 1.2方案 72 430 110 810 0.36L04B0.5L04B180 40 220 620 8000 100 1.21.2 曲 柄 位 置 的 确 定曲 柄 位 置 图 的 作 法 为 ： 取 1 和 8为 工 作 行 程 起 点 和 终 点 所 对 应 的曲 柄 位 置 ， 1和 7为 切 削 起 点 和 终 点 所 对 应 的 曲 柄 位 置 ， 其 余2、 312 等 ， 是 由 位 置 1 起 ， 顺 2 方 向 将 曲 柄 圆 作 12 等 分 的位 置 （ 如 下 图 ） 。 第五章 选

7、择设计方案1 机构运动简图图 1-22、选择表中方案 取 第 方 案 的 第 7位 置 和 第 12位 置 （ 如 下 图 1-3） 。图 1-32、曲柄位置“7 ”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“7 ”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1” 。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A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O 4A O 2A O 4B取速度极点 P，速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图 1-4。ab2C图4则由图 1-4 知， ， A4=pa4v=28.337436290.01 =0.28337

8、43629m/sA4A3=a3a4v=53.24772580.01=0.532477258m/sO4A=383.14488122 mm由速度影像定理得 B5=B4=A4O4B/ O4A=0.428968617m/s 又 4=A4/ lO4A=0.739601064rad/s 取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程，得C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O 4B BC其速度多边形如图 1-4 所示，有C5= v=42.071932910.01m/s =0.4207193291m/s5PcC5B5= v=9.742020420.01 m/s = 0.0974202042m/s5cbCB=C

9、5B5l CB=0.0974202042/0.174 rad/s = 0.559886229rad/s取曲柄位置“7 ”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“1”.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aA4= a A4n+ a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r大小 ? 0 ? 0 ?方向 ? BA O 4B AO 2 O 4B（向右） O 4B（沿导路）取加速度极点为 P,加速度比例尺 a=0.01（m/s 2）/mm ,作加速度多边形图 1-5 4cba4Pka3图 1-5则由图 15 知， a A4t= a4a4a =277.7

10、65984480.01 m/s2 =2.7776598448m/s2= ka4a=168.960930440.01 m/s2 =1.6896093044m/s243rA4= a A4tlO4A =2.77765984480.38314488rads 2 =7.249633204 rads 2a A4 = pa4a = 278.555554010.01m/s2 =2.7855555401m/s2用加速度影象法求得a B5 = a B4 = a A4 lO4B/lO4A= 2.7855555401580/383.14488122m/s2 =4.216739653 m/s2 又 a C5B5n =5

11、2lCB= 0.55988622920.174 m/s2 =0.05454423 m/s2取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5大小 ? 0 ?方向 xx CB BC其加速度多边形如图 15 所示，有aC5B5t= C5C5a =64.409689450.01 m/s2 =0.6440968945m/s25= /lCB =0.6440968945/0.174 rads 2 =3.701706287 CB5rads 2 aC5 = pC5a = 413.173162720.01m/s2 =4.1317316272 m/s21、曲柄位置“12”速

12、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“12”进行速度分析。因构件 2 和 3 在 A 处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于 W2lO2A，方向垂直于 O2 A 线，指向与 2 一致。2=2n2/60 rad/s=6.70rad/sA3=A2=2lO2A=6.700.09m/s=0.603m/s（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A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O 4A O 2A O 4B取速度极点 P，速度比例尺 1=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图 1-21:0P图 1-2则由图 1-2 知， A4=

13、 1=32.280025120.01m/s=0.3228002512m/s 4PaA4A3= 1=51.29139610.01m/s=0.512913961m/s3用速度影响法求得，B5=B4=A4O4B/O4A=0.3228002512580/293.47849337 m/s=0.637948435m/s又 4=A4/ lO4A=0.3228002512/0.29347849337 rad/s=1.099911096 rad/s取 5 构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O 4B BC取速度极点 P，速度比例尺 1=0.01(m/s)/mm, 作

14、速度多边行如图 1-2。则由图 1-2 知， C5= 1=62.300070220.01m/s=0.6230007022m/s5PcC5B5= 1=14.365573330.01m/s=0.1436557333m/sbCB=C5B5/lCB=0.1436557333/0.174 rad/s=0.82560766 rad/s2.加速度分析：取曲柄位置“12”进行加速度分析。因构件 2 和 3 在 A 点处的转动副相连，故 = ,其大小等于 22lO2A,方向由 A 指向 O2。anA232=6.70rad/s, = =22LO2A=6.7020.09 m/s2=4.04m/s2anA3取 3、4 构件重合点 A 为研究对象，列加速度矢量方程得：aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3rn4大小: 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： BA O4B AO 2 O4B（向左） O4B（沿导路）取加速度极点为 P,加速度比例尺 2=0.04（m/s 2）/mm,作加速度多边形如图 1-3 所示