牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、目錄 1.設(shè)計(jì)題目 1.1 課程設(shè)計(jì)的要求 1.2工作原理 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.4 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 2?機(jī)構(gòu)基本參數(shù)機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 …… 3?運(yùn)動(dòng)分析 3.1 速度分析 ……………………… 3.2加速度分析 …………………… 4. 動(dòng)態(tài)靜力分析 ……………………… 4.1 取構(gòu)件 5、6基本桿組為示力體 4.2取構(gòu)件 3、4基本桿組為示力體 4.3取桿件 2為示力體 1設(shè)計(jì)題目 1.1課程設(shè)計(jì)的要求 電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸 2平行，刨刀刀刃 E點(diǎn)與鉸鏈點(diǎn)C的垂直距離為 50mm，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄 2 轉(zhuǎn)速偏差為土 5%。要

2、求導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)為最小值。執(zhí)行構(gòu)件的傳 動(dòng)效率按0.95計(jì)算，系統(tǒng)有過(guò)載保護(hù)。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。 1.2工作原理 牛頭刨床是一種靠刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)及工作臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)完成工 件的平面切削加工的機(jī)床。 圖1為其參考示意圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速傳動(dòng)裝置 （皮帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)）完成刨刀的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)和間歇移動(dòng)。刨床工作時(shí)，刨頭 6由曲柄2帶 （a）機(jī)械系統(tǒng)示意圖 （b）刨頭阻力曲線圖 動(dòng)右行，刨刀進(jìn)行切削，稱為工作行程。在切削行程 H中，前后各有一段 0.05H的空刀距離，工作阻力 F為常數(shù)；刨刀左行時(shí)，即為空回行程，此行 程無(wú)工作阻力。在刨

3、刀空回行程時(shí)，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)， 棘 輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)連同工件在垂直紙面方向上做一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 以便刨刀繼續(xù)切削。 (c)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖1牛頭刨床 1.3設(shè)計(jì)任務(wù) (1) 根據(jù)給定的工作原理和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸， 按照指定位置畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì) 結(jié)果和步驟寫(xiě)在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中。 (2) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。用圖解法求出指定位置處刨頭6的 位移、速度、加速度及導(dǎo)桿4的角速度和角加速度，計(jì)算過(guò)程詳 細(xì)寫(xiě)在說(shuō)明書(shū)中。 (3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。用圖解法求出自己作業(yè)要求位 置處的平衡力矩和功率。 1.4設(shè)計(jì)數(shù)

4、據(jù) 題 號(hào) 3 導(dǎo)桿 機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng) 分析 轉(zhuǎn)速 n2(r/min) 50 機(jī)架 10204 (mm) 430 工作行程H(mm) 400 行程速比系數(shù)K 1.40  連桿與導(dǎo)桿之比IBC / I04B 0.36 導(dǎo)桿 機(jī)構(gòu) 動(dòng)態(tài) 靜力 分析 工作阻力Fmax(N) 3800 導(dǎo)桿質(zhì)量m4 (kg) 22 滑塊6質(zhì)量m6 (kg) 80 導(dǎo)桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js4 (kg ? m2) 1.2 2機(jī)構(gòu)基本參數(shù)機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 180 180 - 得出=30

5、 O2A OzOqSi n( /2) =111.3mm O4B (H/2)/sin( /2) 772.7mm BC O1 Lbc / Lo4b 231.8mm y O4B (O4B o4Bcos( /2))/2 746.4mm 3運(yùn)動(dòng)分析 3.1速度分析 由運(yùn)動(dòng)已知的曲柄 A點(diǎn)開(kāi)始，列兩構(gòu)建重合點(diǎn)間速度矢量方程，求構(gòu) 件4上A點(diǎn)的速度VA4，因?yàn)? 型=2 n n60 rad/s=5.24rad/s U3= U2=32 lo2A=5.24

6、0111m/s=0.582 m/s (丄 O2A) 得 U4= LA3+ IA4A3 大小 ？ " ? 方向 丄O4A 丄O2A // O4B 取極點(diǎn)p,按比例尺 卩v=.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖 1-2并求 構(gòu)件4的角速度W4和構(gòu)件4上B點(diǎn)速度vB以及構(gòu)件4與構(gòu)件3上 重合點(diǎn)的相對(duì)速度 vA4A3 。因?yàn)? uA4=pa4 ? w=48X 0.01 m/s =0.48 m/s 34 = U4/ 1O4A ?U=1.10rad/S其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较蚯襑3 W4 ub= (04 lo4B =1.1 X 0.7727m/s=0.85m/s vA4A3

7、 va4a3 0.01X9m/s=0.09 m/s 對(duì)構(gòu)件5上的B、C點(diǎn)，列同一構(gòu)件兩點(diǎn)間的速度矢量方程： U = U5 + UB5 大小 ？ " ？ 方向// XX 丄O4B 丄BC vc vpc=0.01X83.5m/s=0.835 m/s W5 vcb /lbc=0.06/0.232rad/s=0.259rad/s 3.2加速度分析 由運(yùn)動(dòng)一致的曲柄上 A 點(diǎn)開(kāi)始，列構(gòu)件重合點(diǎn)間加速度矢量 方程，求構(gòu)件4上A點(diǎn)加速度aA4 .因?yàn)? aA2 aA3 aA2 W2lo2A (2 n2 /60) lo2A=3.05 m/ s aA4A3 k=2 o3 U4A3 =2 X 1.

8、1 X 0.09=0.198m/s2 aA4n=342XlO4A=1.12X0.528=0.637 m/s2 acnb W52lcb 0.272 2X0.232=0.017 m/s2 所以 n t k r aA4 = a A4 + a A4 = a A3 + a A4A3 + a A4A3 大小 V ? V V ? 方向 A— 04 丄QB A TQ丄QB（向左下）// O4B 的構(gòu)件4上B點(diǎn)和質(zhì)心S點(diǎn)加速度aB和as4，用構(gòu)件4上A 點(diǎn)的切向加速度aA4，求構(gòu)件4的角加速度a4。因?yàn)? I I aA4 Pa4=0.03 X 23m/s2 =0.69 m/s2 I

9、aB = pb=0.03 X 33m/s2=1.024 m/s2 as4 =0.5 X aB =0.512 m/s2 t 2 a 4=aA4/lo4A=0.483rad/s 3c5= 3B5+ 2b5B5"+ a c5B5 “ 大小 方向 // XX V C f B 丄BC Pc =0.03 X 16.5m /s2 =0.495 m/ s2 5 acb /1bc 3.81 rad /s2 4動(dòng)態(tài)靜力分析 首先依據(jù)運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果，計(jì)算構(gòu)件 4的慣性力Fi4 （與s4反向）、 構(gòu)件4的慣性力矩Mi4 （與 反向，逆時(shí)針）、構(gòu)件4的慣性力平移距 離lh4

10、、構(gòu)件6的慣性力矩Fi6 （與 反向）。 Fi4=m4a$4 G4 a$4/g 11.3N Mi4= 4Js4 0.483 X 1.2=0.58Nm ih4 = Mi4/ Fi4=51.33mm Fi6 二m6 as6 =39.6N 4.1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， 衡方程： 只對(duì)構(gòu)件（滑塊）6作受力分析即可, 首先列力平 R65 R54 RF6 Fi6 R56 大?。海? 方向：丄xx // xx // xx 丄xx // BC 5 Tf ] 枸鐘b愛(ài)方必析 f^-4—fH*也 按比例尺 F

11、 =40N/mm作力多邊形，如圖所示求出運(yùn)動(dòng)反力 只56和尺6。 Rs6 =3850N R16=625N 4.2取構(gòu)件3、4基本桿組為示力體 先取構(gòu)件4,對(duì)04點(diǎn)列力矩平衡方程，求出反力 R34 : R34 R43 R54 R45 M o4 0 尺4 1 hl Fi4 1 h2 G4 1 h4 R341 o4A 0 R34 =5730.1 n 再對(duì)構(gòu)件4列力平衡方程，按比例尺 50N/mm 求出機(jī)架對(duì)構(gòu)件4的反力 Rl4 F 0 R54 G4 Fi4 R34 R!4 0 大小 V V V V ? 方向 〃BC 丄XX V 丄O4A ? R4=403X3=1950 N 4.3取桿件2為示力體 R34 R43 R32=Rl2 F 0 F32 +R12 =0 , R2=5730.1N M ? 0 R32 lb Mb 0 Mb =596.0 Nm