牛头刨床机械原理课程设计方案三8位置和5位置

机械原理课程设计说明书日期：2012.6.27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，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，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。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，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，故需装飞轮来减小主轴的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。1.2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、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。设计内容导杆机构的运动分析符号n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6单位r/minmm方案Ⅲ724301108100.36lO4B0.5lO4B18040取第Ⅲ方案的第8位置和第5位置（如下图）。O215423ABA'B'C'O4C1.5速度分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µ=(0.05m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将其结果列入表格（1-2）表格（1-1）位置未知量方程8和5号位置VA4υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4BVCυC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BCaAaA4=anA4+aτA4=anA3+akA4A3+arA4A3大小:ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向：B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B（沿导路）acac5=aB5+anc5B5+aτc5B5大小?√√?方向∥XX√C→B⊥BC由速度、加速度矢量图（1号图纸）对8位置：VC=0.0350m/s；aC=12.3m/s2对5位置：VC=1.24m/s；aC=1.625m/s2表格（1-2）位置要求图解法结果8Vc(m/s)0.0350ac(m/s2)12.35VC(m/s)1.24aC(m/s2)1.6251.4导杆机构的动态静力分析设计数据导杆机构的动静态分析G4G6PypJs4Nmmkgm222062080001001.2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。要求：求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做在运动分析的同一张图纸上。首先按杆组分解实力体，用力多边形法确定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。2.1矢量图解法：取5号位置为研究对象：2.1.15-6杆组共受五个力，分别为P、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R16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。选取比例尺μ=(20N)/mm，作力的多边形。将方程列入表2-1。已知：P=8000N，G6=620N，又ac=ac5=1.625m/s2，那么我们可以计算：Fi6=-G6/g×ac=-620/9.8×1.625=-102.8N又ΣF=P+G6+Fi6+R45+R16=0，方向//x轴↓←B→C↑大小8000620√？？由力多边形可得：R45=-7890N以3-4杆组为研究对象（μ=30N/mm）：已知：R54=-R45=7890N，G4=220NaB4=aA4·lO4S4/lO4A=2.325m/s2αS4=α4=1.79rad/s2可得：Fi4=G4/g×aS4=-220/9.8×1.19N=26.8NMS4=JS4·αS4=2.15N·m对O4点取矩：MO4=Ms4+Fi4×X4-F23×X23+R54×X54-G4×X4=0代入数据，得：MO4=2.15+26.8×0.26–F23×0.5325+7890×0.81-220×0.0225故：F23=12009.5NFx+Fy+G4+Fi4+F23+R54=0大小：？？√√√√方向：√√√√√√由矢量图（1号图纸）解得：Fx=1095N方向水平向左Fy=4050N方向竖直向上2.1.3对曲柄分析，共受2个力，分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆，所以F32=F34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F12与F32等大反力h2=108mm由于曲柄力矩平衡：ΣMO2=M-F32·h2=0即M=0.108×12009.5N·m=1297N·m