牛頭刨床課程設(shè)計(jì)

工作原理牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖a）所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱為空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1—9—10—11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作過(guò)程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段的空刀距離，見(jiàn)圖b），而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。(a) (b)設(shè)計(jì)任務(wù)1、 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。2、 確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸。3、 進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。4、 對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析。5、 匯總數(shù)據(jù)畫出刨頭的位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩的變化曲線。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)本組選擇第六組數(shù)據(jù)

萬(wàn)案123456789導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析轉(zhuǎn)速n2(r/min)484950525048475560機(jī)架'O2O4(mm)380350430360370400390410380工作行程H(mm)310300400330380250390310310行程速比系數(shù)K連桿與導(dǎo)桿之比'bc''o4B表2萬(wàn)案導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析lO4S4xS6yS6G4G6PypJSmmNmm1,2,3240502007007000804,5,6200502208009000807,8,9 180 40 220 620 8000 100飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定方案6nO’zZO"z’J,J.,J."J,r/min1-514401020406-10144013164011-151440151950設(shè)計(jì)要求1、 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定1?2個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），給出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖并簡(jiǎn)單介紹其傳動(dòng)特點(diǎn)。2、 確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸根據(jù)表一對(duì)應(yīng)組的數(shù)據(jù)，用圖解法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中。注意：為使整個(gè)過(guò)程最大壓力角最小，刨頭導(dǎo)路位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上（見(jiàn)圖d）。3、進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

TOC\o"1-5"\h\z根據(jù)表一對(duì)應(yīng)組的數(shù)據(jù)，每人做曲柄對(duì)應(yīng)的1到2 —個(gè)位置（如圖2中1，2,3,……，12各對(duì)應(yīng)位置）的速度和加速度分析，要求用圖解法畫出速度多邊形，列 2出矢量方程，求出刨頭6的速度、加速度，將過(guò)程詳細(xì) 多廠、地寫在說(shuō)明書中。 '4、對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析根據(jù)表二對(duì)應(yīng)組的數(shù)據(jù)，每人確定機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置的各運(yùn)動(dòng)副反力及應(yīng)加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分與尺寸設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析畫在同一張紙上（2號(hào)或3號(hào)圖紙）。提示：如果所給數(shù)據(jù)不方便作圖可稍微改動(dòng)數(shù)據(jù)，但各組數(shù)據(jù)應(yīng)該一致，并列出改動(dòng)值。5、數(shù)據(jù)總匯并繪圖最后根據(jù)匯總數(shù)據(jù)畫出一份刨頭的位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩的變化曲線。6、完成說(shuō)明書每人編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。寫明組號(hào)，對(duì)應(yīng)曲柄的角度位置。設(shè)計(jì)方案選定圖2如圖2所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的5桿機(jī)構(gòu)。采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動(dòng)角r始終為90o,且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸，可以保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當(dāng)確定刨頭的導(dǎo)路位置，可以使壓力角盡量小。圖2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析選擇第三組數(shù)據(jù)求得機(jī)構(gòu)尺寸如下0=180°(k-1/k+1)=30°、=lQ4o2sin(0/2)=l=sin0/2)=O4Bl==BCl==O4S4曲柄位置“3”速度分析，加速度分析(列矢量方程，畫速度圖，加速度圖)曲柄在3位置時(shí)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如左圖所示由圖量得此位置的位移S=，Lo4A=。設(shè)力、加速度、速度的方向向右為正。速度分析取曲柄位置“3”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故uArU"其大小等于氣lo2A，方向垂直于O2人線，指向與氣一致。32=2nn2/60rad/s=(rad/s)UA3=UA2=°2.lO2A=S取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得U=U+UA4A3A4A3A4A3A4A3大??？ " ?方向±OA±OA〃OB4 2 4取速度極點(diǎn)P,速度比例尺七二(m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-2圖1—2則由圖1-2知：UA3二lA3?□二m/s uA4A3=134*u=sW4=UA4A3/1O4A=(rad/s) "3=(^)取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得Vc=VB+VcB大??？ " ?方向〃XX±OB±BC4作速度多邊行如圖1-2,則由圖1-2知U=1?P=S 3=U/1=sCpcv 5CBBC加速度分析取曲柄位置“3”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，其大小等于3221o2a方向由A指向O2。aA4A3K=234uA4A3=(m/s2)aA3=322^1o2A=s2氣3=°42*lQ4A=(m/s2)取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得:aA4=aNA4+aTA4=aA3+aKA4A3+aRA4A3大小V? "V?方向A—04±04 AA—O2±O4A〃O4A取加速度極點(diǎn)為P’，加速度比例尺 U「((m/s2)/mm),作加速度多邊形如圖1-3所示.則由圖1-3知IaA4=uap’IaA4=uap’a4’=(m/s2)aB=uapb’=(m/s2)aS4==(m/s2)a4=atA4/lo4A=(m/s2)aC=aB+aCB+atCB大?。海?VV?方向：度分析取曲柄位置“9”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件大小等于32l02A，方向垂直于02a線，指向-和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故Ua「u成，其3一致。32=2nn2/60rad/s=(rad/s)H」°/S取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得UA4=UA3+UA4A3大??？ " ?方向±OA±OA〃OB4 2 4取速度極點(diǎn)P，速度比例尺七二(m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-4圖1—4則由圖1-4知：氣3=lA3.□二m/s uA4A3=134*p=sW4=UA4A3/1O4A=(rad/s) "3=(^)取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得Vc=VB+VcB大??？ " ?方向〃XX±OB±BC4作速度多邊行如圖1-2,則由圖1-2知U=1?□=S 3=U/1=sCpcv 5CBBC2.加速度分析

322 O2A其大小等于321方向由A指向02。3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，aA4A322 O2A其大小等于321方向由A指向02。3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，aA4A3K=2?4UA4A3=(m/s2)aA3=322?1o2a=S2aA4n=342*1地=(皿/、2)取曲柄位置“9”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得:aA4=aNA4+aTA4=aA3+aKA4A3+aRA4A3大小方向A一04±04AA一02±04A〃04A取加速度極點(diǎn)為P’，加速度比例尺U「((m/s2)/mm),作加速度多邊形如圖1-5所示.則由圖1-5知aA4=uap’a4’=s2aB=uapb’=s2aS4==s2a4=atA4/lo4A=s2aC=aB+aCB+atCB大?。?？"V?方向：M14F14構(gòu)件5、6基本桿組為示力體（如圖所示）因構(gòu)件5為二力桿，只對(duì)構(gòu)件（滑塊）6做受力分析即可，首先列力平衡方程：FR65=—FR56 FR54二一FR45FR16+Fr+F16+G6+FR56=0大?。縑VV?方向±xx//xx〃xx±x〃BC按比例尺uF=10N/mm作力多邊形，如圖所示，求出運(yùn)動(dòng)副反力FR16和FR56。倆圖均為桿件5,6的受力分析。按比例尺10N/mm作里多邊形FR16=10X=879（N）FR56=10X=（N）對(duì)C點(diǎn)列力矩平衡方程：FR16lx+F16yS6=FryF++G6xS6Lx=（mm）2.取構(gòu)件3、4基本桿組為示力體（如圖所示）首先取構(gòu)件4,對(duì)04點(diǎn)列力矩平衡方程（反力FR54的大小和方向?yàn)橐阎?，求出反?/p>

FR54=—FR45FR34=—FR43構(gòu)件4的受力分析FR54Xlh1+FI4Xlh2+G4Xlh3-FR34lO4A=0Fr34=（N）再對(duì)構(gòu)件4列力平衡方程，按比例尺口F=10N/mm作力多邊形如圖所示。求出機(jī)架對(duì)構(gòu)件4的反力FR14SF=0 FR54+G4+FI4+FR34+FR14=0方向〃BC±xx方向〃BC±xxV±O4AFR14==1984(N)取構(gòu)件2為示力體FR34=—FR43FR32=—FR23FR34=—FR43FR32=—FR23FR23+FR12=0FR12=(N)S=0FR23+FR12=0FR12=(N)S=0FFR32Xlh-Mb=0Mb=二、計(jì)算構(gòu)件4的慣性力FI4（與aS4反向）、構(gòu)件4的慣性力矩MI4（與a4反向，逆時(shí)針）、構(gòu)件4的慣性力平移距離lhd（方位：右上）、構(gòu)件6的慣性力矩FI6（與aC反向)。F14=m4aS4=(N)M14=a4JS4=X*m=(N/m)Lh4=M14/F14=(mm)FI6=m6aS6=(N)取構(gòu)件5、6基本桿組為示力體(如圖所示)因構(gòu)件5為二力桿，只對(duì)構(gòu)件(滑塊)6做受力分析即可，首先列力平衡方程：構(gòu)件的受力簡(jiǎn)圖由于FR65=—FR56FR54二一FR45習(xí)=oFFR16+Fr+F16+G6+FR56=0大??？ " " " ？方向±xx〃xx〃xx±xx〃BC因此可以做出里多邊形：按比例尺uF=10N/mm作力多邊形，如圖所示，求出運(yùn)動(dòng)副反力FR16和FR56。FR16=10X=(N)FR56=10X=(N)對(duì)C點(diǎn)列力矩平衡方程:S=0McFR16lx+FI6yS6=G6xS6Lf（mm）首先取構(gòu)件4,對(duì)O4點(diǎn)列力矩平衡方程（反力FR54的大小和方向?yàn)橐阎?，求出反力FR34：FR54=—FR45FR34=—FR43S=04OMFR54Xlh1+FI4Xlh2+G4Xlh3-FR34lO4A=0FR34=（N）再對(duì)構(gòu)件4列力平衡方程，按比例尺口F=10N/mm作力多邊形如圖所示。求出機(jī)架對(duì)構(gòu)件4的反力FR14：S=0FFR54+G4+FI4+FR34+FR14=0大小V" " " ?方向〃BC±xxV±O4A?FR14=10X=617（N）3.取構(gòu)件2為示力體（如圖所示）FR34=—FR43FR32=—FR23FR23+FR12=0FR12=(N)習(xí)二0FFR32Xlh-Mb=0Mb=數(shù)據(jù)總匯并繪圖統(tǒng)計(jì)12人的數(shù)據(jù)得到如下表位置123456789101112vc(m/s)0ac(m/s2)4s(mm)016740026762Mr(N?m)069500根據(jù)以上數(shù)據(jù)用軟件繪圖得如下:速度一一位置變化曲線加速度——位置變化曲線位移一一位置變化曲線平衡力矩一一位置變化曲線八、飛輪的設(shè)計(jì)1.確定△Wmax1＞將各點(diǎn)的平衡力矩畫在坐標(biāo)紙上，如下圖。平衡力矩所做的功可以通過(guò)數(shù)據(jù)曲線與橫坐標(biāo)之間所夾得面積之和求的。依據(jù)在一個(gè)周期內(nèi)及360。內(nèi)，曲柄驅(qū)動(dòng)力矩所做的功等于阻力力矩所做的功，即可求的驅(qū)動(dòng)力矩Md。在下圖中，橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，一個(gè)周期2n,將一個(gè)周期變成180份，縱坐標(biāo)軸為力矩：Md=SSi/2n=【（x1+x2）/2+（x2+x3）/2 】2°n/180°/2n=2＞根據(jù)盈虧功的原理，求得各盈虧功值，并做能量指示圖，以曲柄的平均驅(qū)動(dòng)力矩為分界線，求出各區(qū)段盈虧功值△W1=△W2=△W3=曲柄的平均驅(qū)動(dòng)力矩Md二曲柄的最大驅(qū)動(dòng)力矩Md=570△Wmax=求集中在A點(diǎn)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量"ASii="ASii=1TOC\o"1-5"\h\z.,? i由