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09机械原理课程设计——牛头刨床(速度分析与受力分析附于最后)说明书姓名:分析点:4,10点组号:第3组2011年7月15日2工作原理...........................................................................................................................................3一.设计任务......................................................................................................................................4二.设计数据......................................................................................................................................4三.设计要求......................................................................................................................................41、运动方案设计.....................................................................................................................42、确定执行机构的运动尺寸.................................................................................................43、进行导杆机构的运动分析.................................................................................................44、对导杆机构进行动态静力分析.........................................................................................5四.设计方案选定..............................................................................................................................5五.机构的运动分析........................................................................................................................61.4点速度分析,加速度分析..............................................................................................72.10点速度,加速度分析......................................................................................................9六.机构动态静力分析....................................................................................................................11七.数据总汇并绘图........................................................................................................................13九.参考文献....................................................................................................................................163工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图a)所示。电动机经过皮带和齿轮传动,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。刨头左行时,刨刀不切削,称为空回行程,此时要求速度较高,以提高生产率。为此刨床采用有急回运动的导杆机构。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。刨头在工作过程中,受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段0.05H的空刀距离,见图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转动,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少电动机容量。(a)(b)图d4一.设计任务1、运动方案设计。2、确定执行机构的运动尺寸。3、进行导杆机构的运动分析。4、对导杆机构进行动态静力分析。5、汇总数据画出刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。二.设计数据本组选择第六组数据表1方案123456789导杆机构运动分析转速n2(r/min)484950525048475560机架lO2O4(mm)380350430360370400390410380工作行程H(mm)310300400330380250390310310行程速比系数K1.461.401.401.441.531.341.501.371.46连杆与导杆之比lBC/lO4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.28表2方案导杆机构的动态静力分析lO4S4xS6yS6G4G6PypJS4mmNmmkg.m21,2,30.5lO4B240502007007000801.14,5,60.5lO4B200502208009000801.27,8,90.5lO4B1804022062080001001.2三.设计要求1、运动方案设计根据牛头刨床的工作原理,拟定1~2个其他形式的执行机构(连杆机构),给出机构简图并简单介绍其传动特点。2、确定执行机构的运动尺寸根据表一对应组的数据,用图解法设计连杆机构的尺寸,并将设计结果和步骤写在设计说明书中。注意:为使整个过程最大压力角最小,刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上(见图d)。3、进行导杆机构的运动分析5根据表一对应组的数据,每人做曲柄对应2个位置的速度和加速度分析,要求用图解法画出速度多边形,列出矢量方程,求出刨头6的速度、加速度,将过程详细地写在说明书中。4、对导杆机构进行动态静力分析根据表二对应组的数据,每人确定机构对应位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分与尺寸设计及运动分析画在同一张纸上(2号或3号图纸)。提示:如果所给数据不方便作图可稍微改动数据,但各组数据应该一致,并列出改动值。5、数据总汇并绘图最后根据汇总数据画出一份刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。6、完成说明书每人编写设计说明书一份。写明组号,对应曲柄的角度位置。四.设计方案选定如图2所示,牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的5杆机构。采用导杆机构,滑块与导杆之间的传动角r始终为90o,且适当确定构件尺寸,可以保证机构工作行程速度较低并且均匀,而空回行程速度较高,满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置,可以使图2压力角尽量小。6五.机构的运动分析θ=180°(k-1/k+1)=30°当曲轴位于4点时lO4S4=5lO4B=0.3865mlbc=0.278mlo2A=0.111mLo4B=0.77274m71.4点速度分析,加速度分析取曲柄位置“4”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连,故υA3=υA2,其大小等于ω2lO2A,方向垂直于O2A线,指向与ω2一致。vA2=vA3=w2lO2A=(2*πn2/60)*lO2A=0.58m/s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υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4B取速度极点P,速度比例尺µv=0.05(m/s)/mm,作速度多边形如图则由图1-2知:vA4=μvPA4=0.58m/sω4=vA4/lO4A=1.08rad/svB=ω4lO4B=0.595m/svA4A3=μA4A3=0.123m/s取5构件作为研究对象,列速度矢量方程,得υB=υC+υBC大小√??方向⊥O4B∥XX⊥BC作速度多边行如图1-2,则由图1-2知VC=μvPc=0.5975m/sω5=vCB/lBC=0.11rad/s由速度已知曲柄上A(A2A3A4)点开始,列两构件重合点间加速度8矢量方程,求构件4上A点的加速度aA4,因为aA2=aA3=W2lo2A=3.01m/s2anA4=W42lo4A=0.439m/s2aKA4A3=2W3VA4A3=0.265m/s2anCB=W52lCB=0.003m/s2取3、4构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得:aA4=aA4n+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:?ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向:?//BA⊥O4B//AO2⊥O4B∥O4B取加速度极点为π,加速度比例尺µa=0.01(m/s2)/mm,作加速度多边形如图1-3所示.则由图1-3知aA4=uap’a4’=0.5661m/s2aB=uapb’=0.827m/s2aS4=0.5aB=0.413m/s2α=aA4τ/lO4B=0.68rad/s2ac=acBn+acBτ+aBn+aBτ大小?√?√√方向∥XX//CB⊥BC//AB⊥AB其加速度多边形如图1─3所示,有aC=lπc·µa=0.55m/s29取曲柄位置“10”进行速度分析。当曲轴位于10点时lO4S4=5lO4B=0.3865mlbc=0.278mlo2A=0.111mLo4B=0.338m2.10点速度,加速度分析取曲柄位置“10”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连,故υA3=υA2,其大小等于ω2lO2A,方向垂直于O2A线,指向与ω2一致。vA2=vA3=w2lO2A=(2*πn2/60)*lO2A=0.58m/s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υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4取速度极点P,速度比例尺µv=0.05(m/s)/mm,作速度多边形如图vA4=μvPA4=0.55m/sω4=vA4/lO4A=1.63rad/svB=ω4lO4B=1.26m/svA4A3=μA4A3=0.204m/s取5构件作为研究对象,列速度矢量方程,得10υB=υC+υBC大小√??方向⊥O4B∥XX⊥BCVC=μvPc=1.235m/sω5=vCB/lBC=0.4rad/s由速度已知曲柄上A(A2A3A4)点开始,列两构件重合点间加速度矢量方程,求构件4上A点的加速度aA4,因为aA2=aA3=W2lo2A=3.01m/s2anA4=W42lo4A=0.9m/s2aKA4A3=2W3VA4A3=0.665m/s2anCB=W52lCB=0.045m/s2取3、4构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得:aA4=aA4n+aA
本文标题:机械原理课程设计牛头刨床
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