牛头刨的运动分析

东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第1页共16页机械原理课程设计说明书课题：牛头刨床设计班级：姓名：学号：指导教师：成绩：2009年10月23日东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第2页共16页目录1、设计任务....................................................................................................................................32、设计参数....................................................................................................................................43、机构的结构分析........................................................................................................................54、主要设计计算过程....................................................................................................................65、导杆机构的运动分析.................................................................................................................75.1机构的分解............................................................................................................................75.2主动件的运动分析...............................................................................................................65.3牛头刨床的运动主程序.........................................................................................................75.4牛头刨床的计算结果与曲线图.............................................................................................71.计算结果..............................................................................................................................92.曲线图....................................................................................................................................96、导杆机构的动态静力分析.......................................................................................................106.1机构的分解..........................................................................................................................106.2对主动件进行动态静力分析...............................................................................................106.3动态静力分析程序...............................................................................................................116.4牛头刨床的计算结果与曲线图...........................................................................................141.计算结果............................................................................................................................142.曲线图..................................................................................................................................157、收获和建议..............................................................................................................................168、参考文献.........................................................................................................................................16东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第3页共16页课题：牛头刨床机构分析1、设计任务牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图1为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。设计要求对导杆机构进行运动分析：将导杆机构放在直角坐标系下，建立参数化的数学模型，编程分析出刨头6的位移、速度、加速度，画出运动曲线。对导杆机构进行动态静力分析：通过建立机构仿真模型，并给系统加力，编制程序，求得杆组分析法下和简易求法下得到的平衡力矩曲线，并求反力矢端曲线。（a）机械系统示意图（b）刨头阻力曲线图（c）执行机构运动简图图1牛头刨床东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第4页共16页2、设计参数题号12345678910导杆机构运动分析转速n2(r/min)48495052504847556056机架lO2O4(mm)380350430360370400390410380370工作行程H(mm)310300400330380250390310310320行程速比系数K1.461.401.401.441.531.341.501.371.461.48连杆与导杆之比lBC/lO4B0.250.300.360.330.300.320.330.250.280.26导杆机构动态静力分析工作阻力Fmax(N)4500460038004000410052004200400060005500导杆质量m4(kg)20202220222426282622滑块6质量m6(kg)70708080809080708060导杆4质心转动惯量Js4(kg·m2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2凸轮机构设计从动件最大摆角ψmax15°15°15°15°15°15°15°15°15°15°从动件杆长lO9D(mm)125135130122123124126128130132许用压力角][40°38°42°45°43°44°41°40°42°45°推程运动角075°70°65°60°70°75°65°60°72°74°远休止角s10°10°10°10°10°10°10°10°10°10°回程运动角075°70°65°60°70°75°65°60°72°74°2.1设计要求：东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第5页共16页电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。3、机构的结构分析对结构的关键点编号并对机构拆分杆组，如图2。(6为滑枕质心，9为刨刀作用点)东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第6页共16页4、主要设计计算过程选择第5组数据5，8点水平距离为0.15，垂直距离为0.05。5，9点水平距离为0.4，垂直距离为0.05.K=1.53,θ=[180°*(K－1)/2(K+1)]=180°*(1.53-1)/2(1.53+1)≈19°,由工作行程分析知，BH=H/2=0.38/2=0.190;从而：r34=BF=BH/sinθ=0.19/sin19°=0.584;r12=OF*sinθ=0.37*sin19°=0.112;r45=0.30*r34=0.30*0.584=0.175;FD=[(r34+r45)cosθ+r34]/2=[(0.584+0.175)cos19°+0.584]/2=0.651;以O点（1点）为坐标原点，F点（3点）坐标为（0，－0.37），D点（6点）坐标为（0，0.281）。主动件初始角度β=－（180°－α），其中α=θ。主动件角速度ω=n2*2π/60=50*2π/60=5.236rad/s。其余参数直接在表中取得。5、导杆机构的运动分析5.1机构的分解把机构分解为主动件及杆组。本题可分解为主动件①，②③构件组成的RPR杆组及④⑤构件组成的RRP杆组。5.2主动件的运动分析东北大学机械原理课程设计牛头刨床设计第7页共16页1)调用bark函数求2点的运动参数。形式参数n1n2n3kr1r2gamtwep实值1201r120.00.0twep2）调用rprk函数求3点的运动参数。形式参数mn1n2k1k2r1r2vr2实值132320.0＆r2＆vr2形式参数ar2twepvpap实值＆ar2twepvpap3）调用bark函数求4点的运动参数形式参数n1n2n3kr1r2gamtwep实值3403r340.00.0twep4）调用rrpk函数求5点的运动参数。形式参数mn1n2n3k1k2k3r1r2实值1465456r45＆r2形式参数vr2ar2twepvpap实值＆vr2＆ar2tpepvpap5.3牛头刨床的运动主程序#includestdio.h#includegraphics.h/*图形库*/#includesubk.c/*运动子程序库*/#i