牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計4點和8點

1、廣西工學(xué)院 機(jī)械原理 課程設(shè)計說 明 書設(shè)計題目 牛頭刨床 系 別 機(jī)械工程系 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 日 期 6.17 目錄一、概述1、課程設(shè)計的題目2.、課程設(shè)計的任務(wù)和目的3、課程設(shè)計的要求4、課程設(shè)計的數(shù)據(jù)二、機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)三.課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟§2.1、拆分桿組§2.2、方案分析§2.3、程序編寫過程§2.4、程序說明§2.5、C語言編程及結(jié)果§2.6、位移，速度，加速度圖三、小結(jié)四、參考文獻(xiàn)一、概述1課程設(shè)計的題目 此次課程設(shè)計的題目是：牛頭刨床的主傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計.2課程設(shè)計的任務(wù)和目的 1）任務(wù)：1

2、牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動方案的確定；2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析；3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)靜力分析；4.飛輪設(shè)計；5.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計。2）目的：機(jī)械原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過程中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實際問題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的步驟及方法，其中包括選型、運(yùn)動方案的確定、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析和整體設(shè)計等，并進(jìn)一步提高計算、分析，計算機(jī)輔助設(shè)計、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。.3課程設(shè)計的要求 牛頭

3、刨床的主傳動的從動機(jī)構(gòu)是刨頭，在設(shè)計主傳動機(jī)構(gòu)時，要滿足所設(shè)計的機(jī)構(gòu)要能使牛頭刨床正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時設(shè)計的主傳動機(jī)構(gòu)的行程要有急回運(yùn)動的特性，以及很好的動力特性。盡量是設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡單，實用，能很好的 實現(xiàn)傳動功能。二.機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)1， 機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖4-1。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)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(jī)容量和提高切削質(zhì)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

4、用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。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(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)（圖中沒有畫出），使工作臺連同工件一次進(jìn)級運(yùn)動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程過程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，見圖4-1，b）而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個循環(huán)運(yùn)動中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機(jī)容量。2， 設(shè)計數(shù)據(jù) 見表4-11）2)選擇設(shè)計方案：設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的靜力分析符號n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys

5、6G4G6PypJs4單位r/minmmNmmKg·m2方案64350905800.3lo4B0.5lo4B200502208009000801.2設(shè)計內(nèi)容飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計符號noZ1ZoZ1Jo2Jo1Jo”JomaxLo9Ds單位r/minKg.m2°mm°方案0.1514401316400.50.40.250.21513538701070方案特點：1、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能承受較大的載荷；2、具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù)K的要求；3、滑塊行程可以根據(jù)桿長任意調(diào)整；4、機(jī)構(gòu)傳動角恒為90度，傳動性能好；5、工作行程中，刨刀速度較慢，變化

6、平緩符合切削要求；6、機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈較長，傳動間隙較大；7、中間移動副實現(xiàn)較難。 三.課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運(yùn)動分析1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡圖2）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析a、曲柄位置“4”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“4”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA2=VA3，其大小等于2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.702064213rad/sA3=A2=2·lO2A=6.702064213*0.09m/s=0.603185779m/s（O2A）取構(gòu)件3和4的重合點A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方

7、程，得 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點P，速度比例尺µv=0.01 (m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2 則由圖1-2知， A4=·v=59.02900342×0.01 =0.5902900342m/s A4A3=·v=12.40594998×0.01=0.1240594998m/s由速度影像定理求得，B5=B4=A4·O4B/ O4A=0.7824020877m/s又 4=A4/ lO4A=1.348969135rad/s取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5大小

8、 ? ?方向 XX O4B BC取速度極點P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm, 則由圖1-2知， C5= ·v=78.34986147×0.01 =0.7834986147m/s C5B5=·v=4.14373305×0.01s=0.0414373305m/s CB=C5B5/lCB=3.115841057 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“4”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.702064213rad/s, =22·LO2A=6.7020642132×

9、;0.09 m/s2=4.042589824m/s2 取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得： aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B O4B 取5構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? w42Lbo4 w52 Lbc ?方向 XX a4 cb BC取加速度極點為P,加速度比例尺µa=0.01（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖1-3所示.則由圖1-3知, 4=A4/ lO4A=1.34896913

10、5rad/sC5B5=·v=4.14373305×0.01s=0.0414373305m/s w5 =CB=C5B5/lCB=0.238145574 rad/saA4= aA3 =p´a4·a=93.85239724×0.01m/s=0.9385239724m/s2,4= aA4 / LO4A=2.144811952 rad/s2用加速度影象法求得aB5 = aB4 =0.9385239724×290/218.79300965m/s2 =1.243970054 m/s2所以ac=0.01×(pc)=0.6588927108m

11、/s2總結(jié)4點的速度和加速度值以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/mm用相對運(yùn)動的圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-2，1-3，并將其結(jié)果列入表格（1-2） 表格 1-1位置未知量結(jié)果 4 VA40.5902900342m/sVC0.7834986147m/saA 0.9385239724 m/s2 ac0.6588927108m/s2a、 曲柄位置“8”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“8”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA2=VA3，其大小等于2

12、lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.702064213rad/sA3=A2=2·lO2A=6.702064213×0.09m/s=0.603185779m/s（O2A）取構(gòu)件3和4的重合點A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-4則由圖1-4知， A4= pa4/v =0.000000000m/s A4A3= a3a4/v =0.603185779m/s由速度影像定理求得，B5=B4=A

13、4·O4B/ O4A=0.000000000m/s又 4=A4/ lO4A=0.000000000rad/s取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 C=B+CB大小 ? ?方向 XX O4B BC取速度極點P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如圖1-4。則由圖1-4知， C=0.000000000m/s CB=0.000000000m/s CB=CB/lCB=0.000000000b.加速度分析：取曲柄位置“8”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.702064213rad/s, =22

14、83;LO2A=6.7020642132×0.09 m/s2=4.042589824m/s2取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得： aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小: ? 0 ? 0 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B O4B 取5構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 X a4” CB BC取加速度極點為P,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖1-5所示.則由圖1-5知, aA4= aA3 =p´a4·

15、a=40.42589824×0.1m/s=4.042589824m/s2,4= / LO4A=1.48 rad/s2用加速度影象法求得aB5 = aB4 =4.042589824×290/169.11534525m/s2 =6.932257079m/s2又 aBCn=bc×a =2.87665665ms2ac=pc×ua=-6.59908806 m/s2總結(jié)8速度和加速度值以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/mm用相對運(yùn)動的圖解法作該兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-4

16、，1-5，并將其結(jié)果列入表格（1-2） 表格 1-1位置未知量結(jié)果 8 VA40.000000000m/sVC0.000000000m/saA 4.042589824m/s2,ac- 6.59908806 m/s2 2. 機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析取“8”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動靜力分析，作阻力體如圖16所示，=10N/mm。圖16已知P=0，G6=800N，又ac=-6.59908806m/s2,那么我們可以計算FI6=-G6/g×ac =-800/10×-6.59908806=527.9270448N Fi6 + + Fr45 + Fr16 = 0方向: 水平 豎直

17、BC 豎直大小 ? ?作為多邊行如圖1-7所示，µN=10N/mm。由圖1-7力多邊形可得： FR45=F45·µN=52.87581038×10N=528.7581038N 已知： FR54=FR45=528.7581038N，G4=220NaS4=aA4·lO4S4/lO4A=4.042589824×290/169.11534525×2m/s2=3.46612854m/s2 由此可得： FS4=M4×-aS4=-76.25482788N As4 = aA4/ 0.29=13.93996491rad/s2 M=-

18、JS4×As4=-16.72795789J 在圖1-8中，對O4點取矩得： M O4=-FR54×L54-Fs4×hs4-G4×hGM-FR34·lO4A=0 -528.7581038*0.5512570182-13.96292913×0.28690951968-220×0.07457142857-16.72795789+ FR34·×0.29=0代入數(shù)據(jù)，得FR34=1133.177173N 力比例尺µN=10N/mm又 F= Fr54 +Fi4 +G4 + Fr23 + F14n+F14=0,作力的多邊形如圖1-9所示，F(xiàn)r23= FR34=1133.177173NFr54 +Fi4 +G4 + Fr23 + F14n+F14= 0方向:BC 豎直 AB AB AB大小: ? ?F14=F14F14n·µN=49.77136044