牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計

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1、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(wù) 1.4 設(shè)計數(shù)據(jù) 2?機(jī)構(gòu)基本參數(shù)機(jī)機(jī)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(jī)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

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 動效率按0.95計算，系統(tǒng)有過載保護(hù)。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(fù)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(jī)床。 圖1為其參考示意圖。電動機(jī)經(jīng)過減速傳動裝置 （皮帶和齒輪傳動）帶動執(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) 運動和間歇移動。刨床工作時，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，即為空回行程，此行 程無工作阻力。在刨

3、刀空回行程時，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)帶動棘輪機(jī)構(gòu)， 棘 輪機(jī)構(gòu)帶動螺旋機(jī)構(gòu)使工作臺連同工件在垂直紙面方向上做一次進(jìn)給運動， 以便刨刀繼續(xù)切削。 (c)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動簡圖 圖1牛頭刨床 1.3設(shè)計任務(wù) (1) 根據(jù)給定的工作原理和設(shè)計數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運動尺寸， 按照指定位置畫出機(jī)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(dǎo)桿機(jī)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(dǎo)桿4的角速度和角加速度，計算過程詳 細(xì)寫在說明書中。 (3) 導(dǎo)桿機(jī)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)

4、據(jù) 題 號 3 導(dǎo)桿 機(jī)構(gòu) 運動 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)動慣量 Js4 (kg ? m2) 1.2 2機(jī)構(gòu)基本參數(shù)機(jī)機(jī)構(gòu)運動簡圖 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/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/s 34 = U4/ 1O4A ?U=1.10rad/S其轉(zhuǎn)向為順時針方向且W3 W4 ub= (04 lo4B =1.1 X 0.7727m/s=0.85m/s vA4A3

7、 va4a3 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.

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 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

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： 只對構(gòu)件（滑塊）6作受力分析即可, 首先列力平 R65 R54 RF6 Fi6 R56 大?。?？ 方向：丄xx // xx // xx 丄xx // BC 5 Tf ] 枸鐘b愛方必析 f^-4—fH*也 按比例尺 F

11、 =40N/mm作力多邊形，如圖所示求出運動反力 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04點列力矩平衡方程，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 再對構(gòu)件4列力平衡方程，按比例尺 50N/mm 求出機(jī)架對構(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