牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計

目錄1.設(shè)計題目1.1 課程設(shè)計的要求1.2工作原理1.3 設(shè)計任務1.4 設(shè)計數(shù)據(jù)2機構(gòu)基本參數(shù)機機構(gòu)運動簡圖 3運動分析3.1 速度分析 3.2加速度分析 4. 動態(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)計題目1.1課程設(shè)計的要求電動機軸與曲柄軸 2平行，刨刀刀刃 E點與鉸鏈點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%。要求導桿機構(gòu)的最大壓力角應為最小值。執(zhí)行構(gòu)件的傳 動效率按0.95計算，系統(tǒng)有過載保護。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計。1.2工作原理牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床。圖1為其參考示意圖。電動機經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機構(gòu)（導桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)）完成刨刀的往復 運動和間歇移動。刨床工作時，刨頭6由曲柄2帶（a）機械系統(tǒng)示意圖（b）刨頭阻力曲線圖動右行，刨刀進行切削，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，即為空回行程，此行 程無工作阻力。在刨刀空回行程時，凸輪8通過四桿機構(gòu)帶動棘輪機構(gòu)，棘輪機構(gòu)帶動螺旋機構(gòu)使工作臺連同工件在垂直紙面方向上做一次進給運動， 以便刨刀繼續(xù)切削。(c)執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖圖1牛頭刨床1.3設(shè)計任務(1) 根據(jù)給定的工作原理和設(shè)計數(shù)據(jù)確定機構(gòu)的運動尺寸， 按照指定位置畫出機構(gòu)運動簡圖。要求用圖解法設(shè)計，并將設(shè)計 結(jié)果和步驟寫在設(shè)計說明書中。(2) 導桿機構(gòu)的運動分析。用圖解法求出指定位置處刨頭6的位移、速度、加速度及導桿4的角速度和角加速度，計算過程詳 細寫在說明書中。(3) 導桿機構(gòu)的動態(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)計數(shù)據(jù)題號3導桿 機構(gòu) 運動 分析轉(zhuǎn)速 n2(r/min)50機架 10204 (mm)430工作行程H(mm)400行程速比系數(shù)K1.40連桿與導桿之比IBC / I04B0.36導桿 機構(gòu) 動態(tài) 靜力 分析工作阻力Fmax(N)3800導桿質(zhì)量m4 (kg)22滑塊6質(zhì)量m6 (kg)80導桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量 Js4 (kg m2)1.22機構(gòu)基本參數(shù)機機構(gòu)運動簡圖180180 -得出=30O2A OzOqSi n( /2) =111.3mmO4B (H/2)/sin( /2) 772.7mmBC O1 Lbc / Lo4b231.8mmy O4B (O4B o4Bcos( /2)/2 746.4mm 3運動分析3.1速度分析由運動已知的曲柄 A點開始，列兩構(gòu)建重合點間速度矢量方程，求構(gòu) 件4上A點的速度VA4，因為型=2 n n60 rad/s=5.24rad/sU3= U2=32 lo2A=5.240111m/s=0.582 m/s (丄 O2A) 得U4= LA3+ IA4A3大小 ？"?方向 丄O4A丄O2A/ O4B取極點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點速度vB以及構(gòu)件4與構(gòu)件3上重合點的相對速度 vA4A3 。因為uA4=pa4 w=48X 0.01 m/s =0.48 m/s34 = U4/ 1O4A U=1.10rad/S其轉(zhuǎn)向為順時針方向且W3 W4ub= (04 lo4B =1.1 X 0.7727m/s=0.85m/svA4A3va4a3 0.01X9m/s=0.09 m/s對構(gòu)件5上的B、C點，列同一構(gòu)件兩點間的速度矢量方程：U =U5 + UB5大小 ？"？方向/ XX 丄O4B 丄BCvcvpc=0.01X83.5m/s=0.835 m/sW5 vcb /lbc=0.06/0.232rad/s=0.259rad/s3.2加速度分析由運動一致的曲柄上 A 點開始，列構(gòu)件重合點間加速度矢量 方程，求構(gòu)件4上A點加速度aA4 .因為aA2 aA3 aA2 W2lo2A (2 n2 /60) lo2A=3.05 m/ s aA4A3 k=2 o3 U4A3 =2 X 1.1 X 0.09=0.198m/s2aA4n=342XlO4A=1.12X0.528=0.637 m/s2acnb W52lcb 0.272 2X0.232=0.017 m/s2所以n tkraA4 = 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點和質(zhì)心S點加速度aB和as4，用構(gòu)件4上A 點的切向加速度aA4，求構(gòu)件4的角加速度a4。因為I IaA4Pa4=0.03 X 23m/s2 =0.69 m/s2IaB = pb=0.03 X 33m/s2=1.024 m/s2as4 =0.5 X aB =0.512 m/s2t2a 4=aA4/lo4A=0.483rad/s3c5= 3B5+ 2b5B5"+ a c5B5 “大小方向 / XX V C f B丄BCPc =0.03 X 16.5m /s2 =0.495 m/ s25acb /1bc3.81 rad /s2 4動態(tài)靜力分析首先依據(jù)運動分析結(jié)果，計算構(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，逆時針）、構(gòu)件4的慣性力平移距離lh4、構(gòu)件6的慣性力矩Fi6（與反向）。Fi4=m4a$4 G4 a$4/g 11.3NMi4= 4Js4 0.483 X 1.2=0.58Nmih4 = Mi4/ Fi4=51.33mmFi6 二m6 as6 =39.6N4.1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：只對構(gòu)件（滑塊）6作受力分析即可,首先列力平R65R54RF6Fi6R56大小：？方向：丄xx/ xx/ xx丄xx/ BC5 Tf 枸鐘b愛方必析f-4fH*也按比例尺F =40N/mm作力多邊形，如圖所示求出運動反力只56和尺6。Rs6 =3850NR16=625N4.2取構(gòu)件3、4基本桿組為示力體先取構(gòu)件4,對04點列力矩平衡方程，求出反力R34 :R34R43R54R45M o4 0尺4 1 hlFi4 1 h2 G4 1 h4R341 o4A0R34 =5730.1 n再對構(gòu)件4列力平衡方程，按比例尺50N/mm求出機架對構(gòu)件4的反力Rl4F0R54G4Fi4R34R!40大小VVVV?方向BC丄XXV丄O4A?R4=403X3=1950 N4.3取桿件2為示力體R34R43R32=Rl2F 0 F32 +R12 =0 , R2=5730.1NM ? 0R32lb Mb 0Mb =596.0 Nm