牛头刨床机械原理课程设计.doc

机械原理课程设计-牛头刨床 第 1 页 共 11 页 机机械械原原理理课课程程设设计计说说明明书书 目目录录 一、工作原理及工艺动作过程工作原理及工艺动作过程2 二、机械原理课程设计的基本要求二、机械原理课程设计的基本要求3 三、执行机构的运动尺寸设计三、执行机构的运动尺寸设计3 设计数据3 四、画机构的运动简图四、画机构的运动简图33 五、导杆机构的运动分析五、导杆机构的运动分析 .4 对 4 位置进行速度加速度分析 .4 对 7 位置进行速度加速度分析 .6 四、导杆机构的动态静力分析四、导杆机构的动态静力分析8 对位置 7 点进行动态静力分析8 五、齿轮机构的设计五、齿轮机构的设计.9 机械原理课程设计-牛头刨床 第 2 页 共 11 页 一一. . 工作原理及工艺动作过程工作原理及工艺动作过程 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时, 如图(1-1）所示，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；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。切削阻力如图(b）所示。 O2 A O4 x y s6 s3 Xs6 C B Y s6 2 3 4 5 6 7 n2 Fr YFr 图（图（1- 1） 机械原理课程设计-牛头刨床 第 3 页 共 11 页 Fr x 0.05H0.05H H (b) 二、机械原理课程设计的基本要求二、机械原理课程设计的基本要求 1 作机构的运动简图，再作机构 1、7 两个位置的速度，加速度图，列矢量运 动方程； 2作机构 7 位置的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图； 3齿轮机构的设计 三、执行机构的运动尺寸设计三、执行机构的运动尺寸设计 设计数据设计数据 设 计 内 容 导 杆 机 构 的 运 动 分 析导杆机构的动态静力分析 符号n2L0204L02AL04BLBCL04S4XS6YS6G4G6PYPJS4 单位r/minmmNmmkgm2 方 案 724301108100.36 L04B 0.5 L04B 1804022062080001001.2 四、画机构的运动简图四、画机构的运动简图 机械原理课程设计-牛头刨床 第 4 页 共 11 页 1、以 O4 为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出 O2 点，B 点，C 点。确 定机构运动时的左右极限位置。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、 312 等，是由 位置 1 起，顺2方向将曲柄圆作12 等分的位置（如下图）。 图图 1 1- -2 2 取第方案 的第 1位置和第 7位置 作图 （如 图 1-1） 。 机械原理课程设计-牛头刨床 第 5 页 共 11 页 五、导杆机构的运动分析五、导杆机构的运动分析 1. 对位置对位置 1 1 点进行速度分析和加速度分析点进行速度分析和加速度分析 （a a） 速度分析速度分析 取P点 速度比例尺= l mm s m 002 . 0 对对 A A 点：点：2 2L LO2A O2AO O2 2A A V VA2 A2=V =VA3 A3 = + 4 A V 3 A V 34A A V 方向： / 4 BOAO2BO4 大小： ？ ？ 此时 A 为切点不能构成三角形（如图 2-1） =VA3 4 A V s m 83 . 0 =0 34A A V =0.83/0.415=2 4 AO A l V 4 4 s rad VB= =20.395=0.8 4 AB l s m 对于对于 C C 点：点：取P点 取速度比例尺= l mm s m 002 . 0 = + C V B V CB V 方向： /1 杆 BO4BC 大小： ？ ？ 速度分析图（如图 2-2） = C V l pc l mm s m 002 . 0 s m 78 . 0 39 = CB V l bc l mm s m 002 . 0 s m 2 . 010 机械原理课程设计-牛头刨床 第 6 页 共 11 页 = =0.2/0.292=0.68 5 bc CB l V s rad (b)(b)加速度分析加速度分析 取加速度比例尺为= a mm s m 2 1 . 0 =7.5420.11=6.25 n A a 2 n A a 3 2 2 AO l 2 2 s m 对于对于 A A 点：点：取P点 = + = + + 4 A a n A a 4 t A a 43 A a k AA a 3434 r AA a 方向： A A / 4 OBO4 2 OBO4BO4 大小： ？ ? 已知=6.25 =0 =0.44 3 A a 2 s m K AA a 34 n A a 4 2 s m 加速度分析（如图 2-3） 可得：=6.25， =4.4。 t A a 4 n A a 32 s m r AA a 34 n A a 4 2 s m = =8.59 t B a t A a 4 AO BO l l 4 4 2 2 . 12 s m n B a n A a 4 AO BO l l 4 4 2 s m =+=12.2+8.59=14.8 （矢量和） B a t B a n B a 2 s m 对于对于 C C 点点 取P点 = + + C a B a n CB a t CB a 方向：/1 杆 （如图） CB BC 大小： ？ ？ 已知=,= n CB a 2 14 . 0 s m B a 2 8 . 14 s m 加速度分析（如图 2-4） 可得：=36.50.4= C a 2 6 . 14 s m 2对位置对位置 7 7 点进行速度分析和加速度分析点进行速度分析和加速度分析 机械原理课程设计-牛头刨床 第 7 页 共 11 页 （a a） 速度分析速度分析 取P点 速度比例尺= l mm s m 02 . 0 对对 A A 点：点：2 2L LO2A O2AO O2 2A A V VA2 A2=V =VA3 A3 = + 4 A V 3 A V 34A A V 方向： / 4 BOAO2BO4 大小： ？ ？ 速度分析图（如图 3-1） 可得：=990.02=1.98 =890.02=1.78 4 A V s m 34A A V s m =1.98/0.381=5.2 4 AO A l V 4 4 s rad VB= =5.20.429=2.23 4 AB l s m 对于对于 C C 点：点：取P点 取速度比例尺= l mm s m 002 . 0 = + C V B V CB V 方向： /1 杆 BO4BC 大小： ？ ？ 速度分析图（如图 3-2） = C V l pc l mm s m 002 . 0 s m 44 . 0 22 = CB V l bc l mm s m 002 . 0 s m 99 . 1 5 . 99 = =1.99/0.292=6.82 5 bc CB l V s rad 机械原理课程设计-牛头刨床 第 8 页 共 11 页 (b)(b)加速度分析加速度分析 取加速度比例尺为= a mm s m 2 1 . 0 =7.5420.11=6.25 n A a 2 n A a 3 2 2 AO l 2 2 s m 对于对于 A A 点：点：取P点 = + = + + 4 A a n A a 4 t A a 43 A a k AA a 3434 r AA a 方向： A A / 4 OBO4 2 OBO4BO4 大小： ？ ? 已知 =6.25 =24VA4A3=25.21.78=18.5 3 A a 2 s m K AA a 34 2 s m =42LO2A=5.220.381=10.3 n A a 4 2 s m 加速度分析（如图 3-3） 可得：=660.2=13.2， =380.2=7.6。 t A a 4 2 s m r AA a 34 2 s m = =21.9 t B a t A a 4 AO BO l l 4 4 2 1 . 28 s m n B a n A a 4 AO BO l l 4 4 2 s m =+=28.1+21.9=35.2 (矢量和) B a t B a n B a 2 s m 对于对于 C C 点点 取P点 = + + C a B a n CB a t CB a 方向：/1 杆 （如图） CB BC 大小： ？ ？ 已知=,= n CB a 2 6 . 13 s m B a 2 2 . 35 s m 加速度分析（如图 3-4） 可得：=94.50.4= C a 2 8 . 37 s m 四、导杆机构的动态静力分析四、导杆机构的动态静力分析 机械原理课程设计-牛头刨床 第 9 页 共 11 页 对位置对位置 7 7 点进行动态静力分析点进行动态静力分析 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 4-1 所示。 已知 G6=620N，ac=37.2m/s2 那么我们可以计算 FS6= G6/gac = 620/1037.8= 2342.6N 设与水平导轨的夹角为,量得= 45R F 2 由 ,0cos 566 FFF SX 可计算出N 方向沿 CB 56 F03.2345 54 F 分离 3,4 构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 4-2 所示 以O4点列平衡方程 量得=14 cos2cos14F54LB04F34LO4AMisin2sin14F54LB04 FS41/2LBO4G41/2LBO4sin14=0 已知： Mi =JS4=1.24.01=4.812 FS4=G4/g1/2LB04=35.73N，G4=200N FS4n = G 4/g g421/2LBO4=240.9N 解得：F34=1866.7N 求得 yP =0.1m 处 a=4.42m/s2 FI4=G4/ga=220/104.42=97.24N FI4 F54 FS4n FS4 FI4 G4 F34=0 方向 ？ 延 CB L04B L04B L04B 垂直向下 BO4 大小 ？ 取 P 点 =20N/mm 求得： FS4=FS4n+FS4=239N 方向如图 机械原理课程设计-牛头刨床 第 10 页 共 11 页 做静力图 如图 4-3 （图为真实方向顺时针转 90） 所以得到 F14=4320=860N (方向为图上方向逆时针转 90) 对构件 2、3： F32=F34=1866.7N 方向相反 在图上做出 F32到 O2的距离 d=54103m 得 Mr=F32d=1866.754103=100.8Nm 五、齿轮机构的设计五、齿轮机构的设计 1 设计数据 齿轮机构的设计 dodo m1 2 m o 1 mm。 1003 00 63. 5 20 已知 电动机、曲柄的转速 n 、n ，皮带轮直径 d 、d , o2 , o ，某些齿轮的齿数 z，模数 m。分度圆压力角；齿轮为正 , , o 常齿制，工作情况为开式传动。 要求 计算齿轮 z 的齿数，选择齿轮副 z - z 的变位系数， 212 计算这对齿轮的各部分尺寸。 2 步骤 （1）首先根据已知的条件求出 z 的齿数。 2 i= n/ n =z *z /z *z 2 O O 2 1 21 O 得出：z =39。 2 对小齿轮实行正变位，对大齿轮实行负变位，且是等变 位，经计算并分析后取变位系数 X =X =0.3 12 再根据齿轮各部分尺寸相关计算公式得到齿轮的基本 参数如下： d = m*Z=6*1378mm 1 1 d =m*Z=6*39=234mm 2 2 机械原理课程设计-牛头刨床 第 11 页 共 11 页 r =r *=36.64mm 1b1 。 20cos r = r *=109.9mm 2b2 。 20cos h =(h +x) m =(1+0.3)*6=7.8mm 1a * a12 h=(h -x) m =(1-0.3)*6=4.2mm 2a * a12 h=( h +c -x)m