機械原理課程設計牛頭刨床

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一.設計題目…………………………….……………………. .4</p><p>　　二. 牛頭刨床機構簡介……………………………….………. .4</p><p>　　三.機構簡介與設計數(shù)據(jù)……………………………………. .. .5</p><p>

2、　　四. 設計內(nèi)容…………….………………………….…………. .6</p><p>　　五. 體會心得………………………………………………….14</p><p>　　一、設計題目：牛頭刨床</p><p>　?。榱颂岣吖ぷ餍?，在空回程時刨刀快速退回，即要有急回運動，行程速比系數(shù)在1.4左右。</p><p>　?。榱颂岣吲俚兜氖褂脡?/p>

3、命和工件的表面加工質量，在工作行程時，刨刀要速度平穩(wěn)，切削階段刨刀應近似勻速運動。</p><p>　?。┣D速在64r/min,刨刀的行程H在300mm左右為好，切削阻力約為9000N，其變化規(guī)律如圖所示。</p><p>　　二、牛頭刨床機構簡介</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖4-1。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其

4、上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量和提高切削質量，刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭

5、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約5H的空刀距離，見圖4-1，b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減小電動機容量。</p><p>　　三、機構簡介與設計數(shù)據(jù) </p><p><b>　　3.1機構簡介</b></p>

6、;<p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作切削。此時要求速度較低且均勻，以減少電動機容量和提高切削質量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿

7、機構1-9-10-11與棘輪機構帶動螺旋機構，使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需裝飛輪來減小株洲的速度波動，以減少切削質量和電動機容量。</p><p><b>　　3.2設計數(shù)據(jù)</b></p><p><

8、b>　　四、設計內(nèi)容</b></p><p>　　4.1 導桿機構的運動分析</p><p>　　已知 曲柄每分鐘轉數(shù)n2，各構件尺寸及重心位置，且刨頭導路x-x位于導桿端點B</p><p>　　所作的圓弧高的平分線上。</p><p>　　要求 做機構的運動簡圖，并作機構兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖。

9、以上內(nèi)容與后面的動靜力分析一起畫在1號圖紙上。</p><p>　　曲柄位置圖的作法為取1和8為工作形成起點和終點對應的曲柄位置，1和7為切削起點和終點所對應的位置，其余2，3…12等，是由位置1起順2方向將曲柄圓周作12等分的位置。</p><p><b>　　步驟：</b></p><p>　　1）設計導桿機構。 按已知條件確定導桿機構的未

10、知參數(shù)。其中滑塊6的導路x-x的位置可根據(jù)連桿5傳力給滑塊6的最有利條件來確定，即x-x應位于B點所畫圓弧高的平分線上（見圖例1）。</p><p>　　2）作機構運動簡圖。選取比例尺按表4－2所分配的兩個曲柄位置(2和8)作出機構的運動簡圖，其中2位置用粗線畫出。曲柄位置的做法如圖4－2；取滑塊6在上極限時所對應的曲柄位置為起始位置1，按轉向將曲柄圓周十二等分，得十二個曲柄位置，顯然位置8 對應于滑塊6處于下極

11、限的位置。再作出開始切削和中止切削所對應的1’和8’兩位置。共計14個機構位置。</p><p>　　3）作速度，加速度多邊形。選取速度比例尺=0.00773（）和加速度比例尺=0.0498（），用相對運動圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形，并將起結果列入表。</p><p>　　導桿機構的速度加速度圖作圖過程</p><p>　　1.選取長度比例尺

12、81;，作出機構在位置2 的運動簡圖。</p><p>　　如一號圖紙所示，選取µ=l/OA（m/mm)進行作圖，l表示構件的實際長度，OA表示構件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意µ的大小應選得適當，以保證對機構運動完整、準確、清楚的表達，另外應在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關分析圖形的位置。</p><p>　　2.求原動件上運動副中心A的v＇和a &l

13、t;/p><p>　　v=ω l ＝0.69m/s</p><p>　　式中v——B點速度（m/s） 方向丄AO</p><p>　　a=ω l=4.34m/s</p><p>　　式中a——A點加速度（m/s）,方向A →O</p><p>　　3.解待求點的速度及其相關構件的角速度</p><p&

14、gt;　　由原動件出發(fā)向遠離原動件方向依次取各構件為分離體，利用絕對運動與牽連運動和相對運動關系矢量方程式，作圖求解。</p><p>　?。?）列出OB桿A點的速度矢量方程 根據(jù)平面運動的構件兩點間速度的關系</p><p>　　絕對速度=牽連速度+相對速度</p><p>　　先列出構件２、４上瞬時重合點Ａ（Ａ，Ａ）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程：<

15、/p><p>　?。帧　。健　+ 　　v</p><p>　　方向：丄ＡＯ　　　　丄AO　　∥ＡＯ</p><p>　　大小：??？　　　　　ω2 l　　　??？</p><p>　　（２）定出速度比例尺　　在圖紙中，取p為速度極點，取矢量pa代表v,則速度比例尺µ（m? s/mm）</p><p>　　µ

16、;==0.00773 m?s/mm</p><p>　?。ǎ常┳魉俣榷噙呅?，求出ω、ω根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v (m/s)為</p><p>　　v=µpa=0.69m/s</p><p>　　ω= v/ l=0rad/s</p><p>　　其轉向為順時針方向。</p><p>　?。帧?/p>

17、=ωl=0 m/s</p><p>　　B點速度為Ｖ，方向與v同向.</p><p>　?。ǎ矗┝谐鯟點速度矢量方程，作圖求解V、V</p><p>　　V= Ｖ+ V</p><p>　　方向： 水平 丄BＯ 丄BC</p><p>　　大?。?？ ωl

18、 ？</p><p>　　通過作圖，確定Ｃ點速度為</p><p>　　V =µbc=0m/s</p><p>　　V＝µpc=0m/s</p><p><b>　　式中V，方向丄BC</b></p><p>　　式中V——Ｃ點速度，方向為p→c。</p>

19、<p>　?。矗獯簏c的加速度及其相關構件的角加速度</p><p>　?。ǎ保┝谐觯命c加速度矢量方程式　　牽連速度為移動時</p><p>　　絕對加速度＝牽連加速度＋相對加速度</p><p>　　牽連運動為轉動時，（由于牽連運動與相對運動相互影響）</p><p>　　絕對加速度＝牽連加速度＋相對加速度＋哥氏加速度</

20、p><p>　　要求Ｃ點加速度，得先求出Ｂ點加速度，要求出B點的加速度，則需要求出A點的加速度，再根據(jù)A點的加速度作圖求出：</p><p>　　a= a + a=　 a + a+ a</p><p>　　方向： ？　 　 丄ＡＢ　 　 ∥ＡＢ　 丄ＡＢ</p><p>　　大?。?？　　ωl　　　

21、？　　ωl ? 2ωv</p><p>　　(2)定出加速度比例尺　　在一號圖紙中取Π為加速度極點，去矢量Πa’代表a，則加速度比例尺µ（m?s/mm）</p><p>　　µ==0.0498 m/s/mm</p><p>　　(3)作加速度多邊形，求出a、a、a，根據(jù)矢量方程圖： </p&

22、gt;<p><b>　　可求出：</b></p><p>　　a=µa=4.34m/s </p><p>　　a= a? l/ l=5.1m/s</p><p>　　a=ω? l=0m/s</p><p>　　(4)列出C點加速度矢量方程，作圖求解a 、a、 a</p>&l

23、t;p>　　a = a + a + a</p><p>　　方向： 水平 ∥BC 丄BC 如圖</p><p>　　大?。?？ V/l ? 已求出（如圖）</p><p><b>　　由上式可得：</b>

24、</p><p><b>　　a=5.1m/s</b></p><p>　　將代表a的矢量k’a’4平移到機構圖上的點A4，可知4的方向為逆時針方向。</p><p>　　2、8位置的速度分析表</p><p>　　4. 2 導桿機構的動態(tài)靜力分析</p><p>　　已知 各構件的重量G（曲柄

25、2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導桿4繞重</p><p>　　心的轉動慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。</p><p>　　要求 求各運動副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運動分析的</p><p><b>　　同一張圖紙上。</b></p><p><b>　　步驟:</b&

26、gt;</p><p>　　選取阻力比例尺= 50 ，根據(jù)給定的阻力Q和滑塊的沖程H繪制阻力線圖。</p><p>　　根據(jù)個構件的重心的加速度即角加速度，確定各構件的慣性力和慣性力偶</p><p>　　矩 ，并將其合為一力，求出該力至重心的距離。</p><p>　　3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運動副中的反作用力合加于曲柄上

27、的平衡力矩。</p><p>　　將所有位置的機構阻力，各運動副中的反作用力和平衡力矩的結果列入表中：</p><p><b>　　動態(tài)靜力分析過程：</b></p><p>　　在分析動態(tài)靜力的過程中可以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個部分。</p><p>　　首先說明刨頭的力的分析過程：</p><

28、p>　　對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式：</p><p>　　∑F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16 = 0</p><p>　　方向： ∥x軸 ∥y軸 與a6反向 ∥BC ∥y軸</p><p>　　大?。?0 800

29、 -m6a6 ? ?</p><p><b>　　以作圖法求得:</b></p><p>　　位置8’ R45 = 390 N R16 =3900 N </p><p><b>　　力矩平衡方程式：</b></p>

30、<p>　　∑M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0</p><p><b>　　我們還可以得到：</b></p><p><b>　　R45=R65</b></p><p>　　對于搖桿滑塊機構可以列出平衡方程式：</p><p>　　∑F=0 R5

31、4 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0</p><p>　　方向: ∥BC ⊥O4B ∥a4 ∥y軸 ?</p><p>　　大?。?R54 ？ m4a4 260

32、 ?</p><p><b>　　力矩平衡方程式：</b></p><p>　　∑M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0</p><p>　　由此可以求得R34的大?。篟34= 3582.3 N </p><p>　　所以： 位置8’ R32=3582.3&

33、lt;/p><p>　　在搖桿上可以得到R34=-R32</p><p><b>　　8’位置受力分析表</b></p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　1、機械原理/孫恒，陳作模主編——六版——北京2001</p><p>　　2、理論力學Ⅰ/哈爾