牛头刨床运动方案三位置7.zip

机械原理课程设计说明书设计题目 牛头刨床的设计 学院 机械工程学院 专业 机械设计及其自动化 设 计 者 指导教师 目录目录一、机构简价与设计数据11二、设计内容33三、牛头刨床的运动分析77四、牛头刨床的静力分析1010五、齿轮机构的设计1414六、参考文献15七、总结16六、参考文献15七、总结161设计题目：牛头刨床的设计一 机构简价与设计数据1机构简介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（a）。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。2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少电动机容量。图 1 牛头刨床机构简图及阻力曲线图32设计数据设计数据 见表见表 1表 1 设 计 数 据二、设计内容1导杆机构的运动分析导杆机构的运动分析已知：曲柄每分钟转数2n，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路xx位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上（见图 2）。要求:(1)作机构的运动简图。(2)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（参考图例 1）。曲柄位置图的作法为（见图 2），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、312 等，是由位置 1 起，顺2方向将曲柄圆周作 12 等分的位置。导杆机械的运动分析导杆机构的动态静力分析n2lO2O4lO2AlO4BlBClO4S4xS6yS6G4G6PyPJS4r/minmmNmmKgm260380 1105400.25Bl040.5Bl04240 502007007000801.164350905800.3Bl040.5Bl04200 502208009000801.272430 1108100.36Bl040.5Bl04180 4022062080001001.2设计内容符号单位方案42导杆机构的动态静力分析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（图 1，b）。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（参考图例 1）。图 2 曲柄位置图 3齿轮3齿轮机构机构的设计的设计已知：电动机、曲柄的转速5On、2n，皮带轮直径5Od、3Od，某些齿轮的齿数z，模数m，分度圆压力角（参见表 1）；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动。5要求：算齿轮2z的齿数，选择齿轮副21zz 的变位系数，计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以 2 号图纸绘制齿轮传动的啮合图（参考图例 3）。三、牛头刨床的运动分析1、设计数据1、设计数据方案2、导杆运动简图的画法2、导杆运动简图的画法曲柄位置图的作法为：任取位置 O4，沿 Y 轴正向取 lO2O4长即可取得位置 O2，以 O2为圆心，lO2A长度为半径做一个圆，此圆即为曲柄 2 的运动轨迹。过 O4点做曲柄运动轨迹的切线，在切线上取 lO4B，左右两切线段即为摇杆 4 的极位位置。以左极位与曲柄运动轨迹的切点为 1 点，顺时针沿圆周每隔 30取一点，将圆周 12 等分，取其中 7、11 点即为我所做位置。以 O4为圆心，lO4B长为半径做圆弧，连接 11 点与 O4、7 点与 O4，其延长线与圆弧交点分别为 B、B 点。以 B、B 为圆心，lBC长为半径做圆，与圆弧高的垂直平分线的交点分别为 C、C 点，连接BC、BC。再画出各运动副与滑块，即为导杆机构运动简图。运动简图如下：取=2/6图 1 导杆运动简图73、导杆的运动分析3、导杆的运动分析取速度比例尺=0.01(/)/,加速度比例尺=0.1(2)/。、7 点：、7 点：1、速度1、速度根据“点的速度合成定理”=+大小？方向 2 4 4做出速度分析图：如图 2由速度分析图可得：4=0.387957/，4=0.733049/；由以上结果可得4=4/4=0.824115/从而可得=44=0.667533/。根据“点的速度合成定理”=+大小？方向 4 做出速度分析图：如图 24=0.387957/4=0.733049/4=0.824115/=0.667533/8图 2 7 点位置速度分析由速度分析图可得：=0.653986/；进而可求得：5=0.517651/。2、加速度2、加速度根据“点的加速度合成定理”=+大小 222 244？24 4方向 2 4 4 4 4做出加速度分析图：如图 3。由已知条件以及加速度分析图可得：=6.25338/2；=0.319424/2；=1.208233/2；=2.60542/2；=4.31771/2。=0.653986/5=0.517651/=6.25338/2=0.319424/2=1.208233/2=2.60542/2=4.31771/2=0.653986/5=0.517651/其中：4=4=9.180386/2,根据“基点法”=+大小？944 244？25方向 4 4 做出加速度分析图：如图 3。图 3 7 点位置加速度分析由已知条件以及加速度分析图可得：=7.436113/2；4=9.180386/2=0.550124/2；=0.078138/2；=1.14683/102；=7.31939/2。四、牛头刨床的静力分析1 导杆机构的动态静力分析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 FP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。取“7”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 17 所示。图 17=7.436113/2=0.550124/2=0.078138/2=1.14683/2=7.31939/2已知 G6=620N，又ac=ac5=7.31939m/s2,那么我们可以计算FS6=-G6/gac=-620/9.8-7.31939=463.063449N又F=FP+G6+FS6+Fp45+FR16=0，作为多边行如图111-8所示，N=30N/mm FS6=463.063449N由图 1-8 力多边形可得：FR45=FR45F=7593.43N FR16=FR16F=813.12915N分离 3,4 构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 1-9 所示，已知：FR54=-FR45=7593.43N，G4=220N由此可得：FS4=-G4/gaS4=20.145664N MS4=-JS4S4=11.016463Nm在图 1-9 中，对 O2点取矩得：MO2=FR54cos2.2lBO2+MI4FI4cos13.8ls4O2-G4sin4.3。lS4O2+FR23lO4A=0图 1-9代入数据，得 FR23=25467.7921N FR45=7593.43NFR16=813.915NFS4=20.145664NMS4=11.016463NmFR23=25467.7921N13又 F=FR45+FR23+FS4+G4+FR14=0,作力的多边形如图 1-10 所示，F=25N/mm。图 1-10由图 1-10 可得：FR23=FR23F=25467.7921N 对曲柄 2 进行运动静力分析，作组力体图如图 1-11 所示，L=43N/mm。图 1-11 FR32=-FR23=-25467.7921NMb=FR32h=664.709375Nm 方向为顺时针方向FR23=25467.7921N 通过速度分析可14以得出由机构处于平衡状态，其上作用的所有外力的瞬时功率等于零就可以求解。运用虚位移求解可以参考机械原理课程设计（第三版）得相关数据:：7 号位置 vc5：4.441068m/s ac5：-33.656612m/s2五、齿轮机构的设计1、齿轮机构的设计1、齿轮机构的设计（1）、通过计算传动比，确定出齿轮 2 的齿数。（1）、通过计算传动比，确定出齿轮 2 的齿数。已知：5=1440r/min，2=72 r/min，5=300mm，3=100mm，z1=15,1=50,=19，12=6，=20。首先分析，整个轮系为定轴轮系，皮带轮 3 和 5 之间为带传动，齿轮O和 1之间和齿轮 1 和 2 之间为齿轮啮合传动。带传动部分：带=dO5dO3=31；齿轮O和1部分：1=1/=50/19；齿轮 1 和 2 部分：12=2/1=2/15；且已知总传动比：52=5/2=1440/72=20；52=带112=(3/1)(50/19)(z2/15)=20；解得：2=38进一步计算出齿轮绘制所需的基本参数得出进一步计算出齿轮绘制所需的基本参数得出变位系数：1=-2=0.35vc5：4.441068m/sac5：-33.656612m/s2151=m1=90mm 2=m2=228mm分度圆半径：1=1/2=45mm 2=2/=114mm基圆直径：1=1cos20=84.57mm 2=2cos20=214.25mm基圆半径：1=1/2=42.285mm 1=2/2=107.125mm齿顶高：1=（+1）m=（1+0.35）6=8.1 2=（+2）m=（1-0.35）6=3.9齿根高：1=（+1-1）m=（1+0.25-0.35）6=5.4 2=（+2-2）m=（1+0.25+0.35）6=9.6顶隙系数：1=2=0.25齿 顶 圆 直 径：1=1+21=106.2mm 2=2+22=235.8mm 齿 根 圆 直 径：1=1-21=79.2mm 2=2-22=208.8mm中心距：a=a=159mm。六、参考文献六、参考文献1、机械原理/孙恒、陈作模、葛文杰主编一一第八版2、理论力学/哈尔滨工业大学理论力学研究室编第七版3、机械原理课程设计/裘建新主编高等教育岀版4、机械原理课程设计指导书/罗洪田主编一一北京 19865、机械原理与课程设计上册/张策主编一一北京 2004166、机械原理同步辅导及习题全解/郭维林、刘东星主编七、总结七、总结通过几天的奋斗，在老师亲切地指导下，在同学们的密切配 合下，当然也有自己的努力和辛酸，这份课程设计终于完成了。在这期间，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的不足,仅就计算机辅助绘图而言，操作的就远远不够熟练，专业知识也 不能熟练应用。但是通过这次实践设计，我觉得我有了很大的提高。其次，通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并初步掌握了一些设计数据的计算方法。再次，自己的计算机绘图水平也有了一定的提高，并对所学 知识有了进一步的理解。当然，自己的第一次课程设计，其中肯定有太多的不足，希望 在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，专业知识 日益深厚。