牛头刨床说明书

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：9，2方案号：Ⅱ班级：2011250402姓名：王小强学号：2011250402222014年1月15日目录一导杆机构的运动分析机构的运动简图-------------------------------1机构在位置2的速度及加速度分析---------------3机构在位置9的速度及加速度分析---------------5刨头的运动线图-------------------------------7二导杆机构的动态静力分析在位置2处各运动副反作用力-------------------9在位置2处曲柄上所需的平衡力矩--------------13三飞轮设计安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的确定---------14四凸轮机构设计凸轮基本尺寸的确定--------------------------14凸轮实际廓线的画出--------------------------15五齿轮机构的设计齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定-----------------16齿轮传动的啮合图的绘制----------------------18六总结----------------------------------------19七参考文献-----------------------------------191一导杆机构的运动分析1.1机构的运动简图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，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符号n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6单位r/minmm方案Ⅱ64350905800.3lo4B0.5lo4B200502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、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置。取第Ⅱ方案的第2位置和第9位置（如下图）。31.2机构在位置2的速度及加速度分析选取尺寸比例尺μl=0.001m/mm，作机构运动简图。LO4A=0.383m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=0.603m/s对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，VA3=VA2=0.603m/s对构件4：VA4=VA3+VA4A3大小：？0.603？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：VA4=0.283m/s，4=VA4/LO4A=0.283/0.383=0.738rad/sVA4A3=0.523m/s（A指向o2）4VB4=4XLO4B=0.738*0.58=0.429m/sVB5=VB4=0.429m/s对构件4：VC5=VB5+VC5B5大小：？0.429?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=0.414m/s位置2的加速度分析对构件2：aA2=w2²·LO2A=6.28*6.28*0.09=4.043m/s²对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，aA3=aA2=4.043m/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=2*0.738*0.523=0.7719m/s²=424AOl=0.738*0.738*0.383=0.2826m/s²作加速度多边形如上图所示。得：=2.796m/s²，=2.820m/s²2.796/0.383=7.37.3*0.58=4.23m/s²0.738*0.738*0.58=0.3158m/s5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：=4.09m/s²==4.09m/s²1.3位置9的加速度分析未知量方程2和9号位VA4υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4BVCυC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BCaAaA4=anA4+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向：B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B6置acac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ大小?√√?方向∥XX√C→B⊥BC9号位置速度图：9号位置加速度图：Vc=0.64ac=0.6271.4刨头的运动线图由计算得刨头C在各个位置对应位移速度加速度，将其依次连接，构成圆滑的曲线，即得刨头C的运动线图。刨头线图如下：89二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Js4及切削力P的变化规律。动态静力分析过程：取“2”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─5所示，选取长度比例尺µl=0.001m/mm,选取力比例尺µP=10N/mm图1—5已知P=9000N，G6=800N，又ac=4.099m/s2,那么我们可以计算FI6=-m6×ac=-G6/g×ac=-800/10×4.099=-327.957N又ΣF=P+G6+FI6+F45+FRI6=0方向：∥x轴∥y轴与ac反向∥BC∥y轴大小：9000800-m6a6??作力多边行如图1-7所示，选取力比例尺µP=10N/mm。图1-610由图1-6力多边形可得：FR45=CD·µN=933.2×10N=9332NFR16=AD·µN=108.6×10N=1086N取构件6为受力平衡体，并对C点取距，有分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-7所示。α图1-711已知：FR54=FR45=9331.281N，G4=220NaS4=aA4·lO4S4/lO4A=2.778×290/383.420=2.101m/s2αS4=α4=7.225rad/s2可得构件4上的惯性力FI4=-G4/g×aS4=-220/10×2.101=-46.231N方向与aS4运动方向相反；惯性力偶矩MS4=-JS4·αS4=-1.2×7.225=-8.670N·m方向与α4运动方向相反（逆时针；）将FI4和MS4将合并成一个总惯性力F´S4（=FI4）偏离质心S4的距离为hS4=MS4/FI4，其对S4之矩的方向与α4的方向相反（逆时针）。取构件4为受力平衡体，对A点取矩得：在图上量取所需要的长度lAB=196.5，lS4A=93.4，lO4A=383.4ΣMA=FR54cos15。lABµl+MS4+FI4cos4。lS4Aµl+G4sin13。lS4Aµl+FRO4τlO4Aµl=0=1771.7-8.6-4.3+4.6+0.38FRO4τ=0代入数据，得FRO4τ=-4599.0N方向垂直O4B向右ΣF=FR54+FR34+F´S4+G4+FRO4τ+FRO4n=0方向:∥BC⊥O4B与aS4同向∥y轴⊥O4B（向右）∥O4B大小：√?√√√?作力的多边形如图1-8所示，选取力比例尺µP=10N/mm。12图1-8由图1-8得：FR34=EA·µN=451.6×10N=4516NFRO4n=FA·µN=218.1×10N=2181N方向：∥O4B向下13因为曲柄2滑块3的重量可忽略不计，有FR34=FR23=FR32对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-9示，图1-9由图1-9知，曲柄2为受力平衡体对O2点取矩得：FR12=FR32ΣMO2=Mb-FR32sin28。lO2Aµl=0即M=192.7N·mFI6FI4MS4hS4大小方向2-327.957-46.231-8.670逆时针0.187单位4NNmm项目位置PFR16FR54=FR45FR34=FR23My大小方向290001049.0489331.2814516.086192.717顺时针单位NNm项目位置14三飞轮设计安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的确定用惯性力法确定JF位置123456平衡力矩0300480525457.5367.57891011121247.51037.556.25-52.5-750由图可得最大盈亏功【W】=3589J四凸轮机构设计设计内容符号数据单位凸轮机ψmax15°15构设计lO9D135mm[α]38°Ф70°ФS10°Ф′70°r061mmlO2O9148mm凸轮轮廓曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-w，使其绕轴心O转动。这是凸轮于推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其机架O点以角速度-w绕轴心O转动，一方面又在绕机架O点作匀加速摆动。这样，推杆在这种复合运动中，其滚子中心运动的轨迹即为凸轮的理论轮廓线。以理论轮廓线上一系列点为圆心，以滚子半径r为半径，作一系列的圆，在作此圆族的包络线，即为凸轮的工作廓线。1、取任意一点O2为圆心，以r0作基圆，再以O2为圆心，以r=148mm为半径作转轴圆，在转轴圆上O2左上方任取一点O9。2、以O9为圆心，以135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再逆时针方向旋转画15的圆弧，再把15圆弧按0、1、4、9、4、1、0分成6份；分别连接90和圆弧上的这些点，则得到摆杆的各个位置角度；再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程，这三个阶段。再以11.611.616对回程段等分，并用1-13数字进行标记，得到了转轴圆上的一系列的点，这些点即为摆杆在反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。在外轮廓上取一系列的点，以rg=15mm为滚子半径作一系列的圆，再作此圆族的包络线，即为凸轮的实际轮廓。3、凸轮曲线上最小曲率半径的确定：用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min：先用目测法估计凸轮理论廓线上的min的大致位置（记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r作圆交于廓线上；在圆A两边分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别于E、F、H、M四个点处，如图所示；过E、F两点作直线，再过H、M两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径OAmin五齿轮机构的设计1Z2齿轮齿数的确定由齿轮的传动情况可得：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。得错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=480(rad/s)错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。得错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=192(rad/s)17错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。得错误!未找