牛头刨床课程设计12 4点位置说明书

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：12,4方案号：1班级：25041001姓名：宋函卿学号：132013年1月11日2目录一、机构简介………………………………………………………2导杆机构的运动分析……………………………………2计算数据…………………………………………………2二、设计（计算）说明书…………………………………………51.导杆机构的设计（1）画机构的运动简图…………………………………………6（2）对位置12,4进行速度分析和加速度分析…………………8（3）对位置12点进行动态静力分析………………………………122.凸轮机构的设计……………………………………………………163.齿轮机构的设计……………………………………………………21三、课程设计总结…………………………………………………24四、参考文献………………………………………………………253一、设计题目：牛头刨床牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。它的主要五大特点有：1、牛头刨床的工作台能左右回转角度，工作台具有横向和升降的快速移动机构；用以刨削倾斜的平面，从而扩大了使用范围。2、刨床的进给系统采用凸轮机构，有10级进给量。改变走刀量，也非常方便。3、牛头刨床在走刀系统内装有过载安全机构，当由于操作不慎或者受到外力影响与切削超载时，走刀自行打滑，无损机件保证机床的正常运行。4、滑枕和床身导轨间以及具有速度的齿轮付和主要的滑动导轨面，均有油泵打出的润滑油进行循润滑。5、牛头刨床装有离合器及制动停车机构，所以在变换速度，启动机床及停车时，可不必切断电源，制动停车机构能使滑枕当离合器脱开时之惯性冲程量不大于10毫米。我的课设是方案一二、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0.05H的空刀距离，见图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。4图一：牛头刨床机构简图及阻力曲线图5三、设计数据方案单位符号内容导杆机构的运动分析导杆机构动态静力分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m2一60380110540135270240502007007000801.1方案单位符号内容凸轮机构的设计齿轮机构的设计￠lo7D[a]&0&01&0do5do3m12mo31a°mm°mm°一151254075107510030063.5206四、设计内容一、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线上。要求：（1）做机构的运动简图（2）并作机构上12,4两位置的速度、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81和7点和终点所对应的位置，其余2，3…12等，是由位置1w2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。2）作机构运动简图。选取比例尺在1号图纸上画出12,4两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中12位置用粗线画出。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。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。导杆机构的速度加速度图作图过程1.选取长度比例尺μ1:2，作出机构在位置12，4的运动简图。2.12号位置速度加速度分析：7A点的速度分析图取构件3和4的重合点（A2，A3，A4）进行速度分析。对构件2：VA2=ω2·LO2A=（60X2π）/60x0.11=0.69m/s对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，VA3=VA2=0.69m/s对构件4：VA4=VA3+VA4A3大小：？√？方向：⊥AO4⊥AO2//AO4取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm。作速度多边形如下图所示。得：VA44=VA4/LO4AVA4A3VB4=4XLO4BVB5=VB4对构件4：VC5=VB5+VC5B5大小：？√?方向：//XX⊥o4B⊥CB取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.6168m/s位置12的加速度分析对构件2：aA2=w2²·LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224m/s²对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，aA3=aA2=4.338m/s²对构件4：aA4=aA4n+aA4τ=aA3+aA4A3k+aA4A3r大小：?ω42lO4A?√√?方向：?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B//O4B取加速度极点p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s²）/mm。aA4A3k=2ω4υA4A3=424AOl作加速度多边形如下图所示。对构件5：:aC5=aB5n+aB5t+aC5B5n+aC5B5τ大小:？√√√？方向：∥xxB→O4⊥BO4⊥CBC→B取加速度极点p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s²）/mm。作加速度多边形如下图所示。得：=9.059m/s²,8==9.059m/s²（→）得出：VC=0.6168m/s得出：aC=9.059m/s2（→）4号位置位置4的速度分析取构件3和4的重合点（A2，A3，A4）进行速度分析。对构件2：VA2=ω2·LO2A=（60X2π）/60x0.11=0.69m/s对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，VA3=VA2=0.69m/s对构件4：VA4=VA3+VA4A3大小：？√？方向：⊥AO4⊥AO2//AO4取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm。作速度多边形如下图所示。9得：VA4=0.0.67212m/s，4=VA4/LO4A=0.67212/0.48633=1.382rad/s（顺时针）VA4A3=0.15607m/s（A指向o2）VB4=4XLO4B=1.382*0.54=0.74628m/sVB5=VB4=0.74628m/s对构件4：VC5=VB5+VC5B5大小：？√?方向：//XX⊥o4B⊥CB取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.74845m/s位置4的加速度分析对构件2：aA2=w2²·LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224m/s²对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，aA3=aA2=4.338m/s²对构件4：aA4=aA4n+aA4τ=aA3+aA4A3k+aA4A3r大小：?ω42lO4A?√√?方向：?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B//O4B取加速度极点p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s²）/mm。10aA4A3k=2ω4υA4A3=2*1.382*0.15607=0.4314m/s²=424AOl=1.382*1.382*0.48633=0.92889m/s²作加速度多边形如上图所示。得：=0.5498m/s²，=1.1079m/s²0.5498/0.48633=1.13051.1305*0.54=0.61407m/s²1.382*1.382*0.54=1.03136m/s对构件5：:aC5=aB5n+aB5t+aC5B5n+aC5B5τ大小:？√√√？方向：∥xxB→O4⊥BO4⊥CBC→B取加速度极点p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s²）/mm。作加速度多边形如上图所示。得：=0.6176m/s²,==0.6176m/s²11位置要求图解法结果12vc（m/s）0.6168ac(m/s²)9.0594vc（m/s）0.74845ac(m/s²)0.617612二、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4SJ及切削力P的变化规律。要求：按表2所分配的第二行的一个位置，求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上。首先按杆组分解实力体，用力多边形法决定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩，将其分解为5-6杆组示力体，3-4杆组示力体和曲柄。取12号位置为研究对象：5-6杆组示力体共受五个力，分别为G6、Fi6、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Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选比例尺μ=(10N)/mm，矢量图解法：已知P=7000N，G6=700N，ac=ac5=9.059m/s2FI6=-G6/g×ac=700/10×9.059=634N（向右）ΣF=G6+FI6+F45+FRI6=0，方向↓→B→C↑大小700√？？13F45=640N（←）FRI6=695N14分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图所示，对3-4杆组示力体分析已知：F54=-F45=640N（→），G4=200N对O4点取矩得：F23=775NFx+Fy+G4+FI4+F23+F54=0方向：√√√M4o4√√大小：？？↓√┴O4B√15G4FI4F23F54FxFy图解得：Fx=130NFy=365N对曲柄分析Fr12=Fr32=775NM=85N16三、凸轮机构设计㈠凸轮机构的设计要求概述：⒈已知摆杆9作等加速等减速运动，要求确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，将凸轮实际轮廓㈠凸轮机构的设计要求概述画在2号图纸上。该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。各数据如表：符号ψmaxlO9DΦΦsΦ’【α】单位度mm度度数据15.12575107540172.由以上给定的各参数值及运动规律可得其运动方程如下表：推程0≤2φ≤Φo/2回程Φo+Φs≤φ≤Φo+Φs+Φ'o/2ψ=24*Φ*Φ/(25*π)ψ=π/12-24（φ-17π/36）2/25πω=96φ/25ω=-96（φ-17π/36）2/25β=192π/25β=-192π/25推程Φo/2≤φ≤Φo回程Φo+Φs+Φ’o/2≤φ≤Φo+Φs+Φ’oψ=π/12-24（5π/12-φ）2/25πψ=24（8π/9-φ）2/25πω=96（5π/12-φ）2/12ω=-96（8π/9-φ）2/25β=-192π/25β=192π/253.依据上述运动方程绘制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲线：（1）、角位移曲线：φ（）ψ（）φ（）图(1)①、取凸轮转角比例尺μφ=1.25°/mm和螺杆摆角的比例尺μψ=0.5°/mm在轴上截取线段代表，过3点做横轴的垂线，并在该垂线上截取33＇代表(先做前半部分抛物线).做03的等分点1、2两点，分别过这两点做ψ轴的平行线。②、将左方矩形边等分成相同的分数,得到点1＇和2＇。18③、将坐标原点分别与点1＇,2＇,3＇相连,得线段O1＇,O2＇和03＇,分别超过1,2,3点且平行与Ψ轴的直线交与1＂,2＂和3＂.④、将点0,1＂,2＂,3＂连成光滑的曲线,即为等加速运动的位移曲线的部分,