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牛头刨床机构综合设计doc
发表时间:2019-10-18 08:08

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  《机械原理》 课程设计说明书 设计题目: 牛头刨床机构综合 专 业: 机电工程 班 级: 机电14-02 学号: 学生姓名: 指导教师: 2016年5 第1章 概述 3 1.1 牛头刨工作原理 3 1.2 本设计的任务 3 第2章 牛头刨机构综合 5 2.1 运动简图的绘制 5 2.2 机构结构分析 6 第3章 机构运动分析和动静态力分析 6 3.1 曲柄位置2位移分析 6 3.2 曲柄位置2速度分析 7 3.3 曲柄位置2加速度分析 8 3.4 曲柄位置2动静态力分析 10 3.5 曲柄位置2分析的总结 13 3.6 曲柄位置8位移分析 13 3.7 曲柄位置8速度分析 13 3.8 曲柄位置8加速度分析 14 3.9 曲柄位置8动静态力分析 17 3.10 曲柄位置8分析的总结 20 第4章 课程设计总结 21 4.1 机构分析数据总结 21 4.2 收获总结 22 参考文献 22 第1章 概述 1.1 牛头刨工作原理 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图1所示。刨床工作时,由连杆机构带动刨头和刨刀作往复运动。刨头右行时,进行切削,称为工作行程,此时要求速度较低并且均匀;刨头左行时,不切削,称为空回行程,此时要求回程要快,以提高生产效率。因此,牛头刨床采用有急回特性的导杆机构。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。切削阻力变化如图2所示。 1.2 本设计的任务 1、基本参数 结构参数、运动和动力参数: 序号 名称 代号 方案 1 2 3 4 5 6 7 8 1 刨头行程 L 600 600 630 630 650 650 660 660 2 机架高度 O2O4 350 380 360 380 370 390 380 380 3 行程速比系数 K 1.5 1.6 1.6 1.5 1.6 1.7 1.6 1.8 4 连杆长度/ 导杆长度 LBC/ LBO4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 5 摆动导杆重量 G4 200 210 220 230 6 摆动导杆转动惯量 JG4 1.2kgm2 1.3kgm2 1.4 kgm2 1.5 kgm2 7 刨头重量 G6 800N 850N 880N 880N 8 切削阻力 Fr 9500N 9 切削阻力变化曲线、设计方案 根据方案分组要求,本设计为方案8。根据方案8中给出的数据,对牛头刨传动机构进行机构综合,并对曲柄处于2和8两个位置时进行运动分析和力分析。 3、设计任务 1)机构综合 2)运动分析和动态静力分析 3)编制机械原理课程设计说明书。 第2章 牛头刨机构综合 2.1运动简图的绘制 1、绘制机构运动简图 首先,确定中心线/k+1)=51.43°,过O4与竖直中心线画角度线做极限位置的垂线,找到垂足,画出曲柄圆,选中O2O4,点等距线,并设置为双向,指定距离为H/2=330,与极限位置线为半径画圆弧,并连接B1B2,过弦高中点,正交下画水平线,即为导轨线,最后按LBC/ LBO4=0.3确定连杆BC的长,分别以B1,B2为圆心,以BC为半径画圆,并分别于滑道相交于C1,C2。连接B1C1,B2C2。 机构综合结果: 名称 机架O2O4 曲柄 摇杆BO4 连杆BC 长度(单位:㎜) 380 164.88 760.57 228.17 极限位置最大压力角 5.9° 机构简要分析 曲柄以=50r/min绕O2匀速转动,带动摇杆BO4摆动,B的轨迹为狐B1B2,转动过程中,抱头沿水平方向来回移动,且抱头向右移动时切削工件,移动速度慢,回撤时速度快。 2.2 机构结构分析 取第8方案的第2位置和第8位置,如图5。分析得出曲柄处于2位点时,抱头处于切削过程中,此时抱头加速向右运动。而曲柄处于8位点时,抱头切削工作完毕,向右减速运动。 第3章 机构运动分析和动静态力分析 3.1 曲柄位置2位移分析 画出曲柄在2位点时C的位置,直接测量出 3.2 曲柄位置2速度分析 取速度比例尺 对A点: 对于C点: 速度分析图6 图6 位置2速度分析矢量图 3.3 曲柄位置2加速度分析 取构件3和4的重合点A进行速度分析。对A点列加速度矢量方程,得 对C点列加速度矢量方程,得 其中,根据速度分析及相关已知可得; 根据加速度矢量方程,取加速度比例尺为,画出由加速度矢量多边形,由图7可得; 则有; 图7 位置2加速度分析矢量图 3.4 曲柄位置2动静态力分析 已知P=9500,G6=880N,又,那么我们可以计算 方向: 水平 竖直 水平 ∥BC 竖直 大小 √ √ √ ? ? 作为多边行如图所示,μN=5N/mm。 已知; 根据,其中,,,分别为,,,作用于的距离(其大小可以测得),可以求得: 对摇杆4列力矢量方程有; 方向: ⊥O4B 竖直 ∥BC √ ? 大小:√ √ √ √ ? 以μN=10N/mm做矢量多边形 由图像可得: 对曲柄分析,共受2个力,分别为R32,R12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆,所以R32= R34,方向相反,因为曲柄2只受两个力和一个力偶,所以FR12与FR32等大反力,由此可以求得: 作用于的距离为L=0.07491m,对曲柄列平衡方程有: 解得 3.5 曲柄位置2分析的总结 用图解法对位置 未知量 2 3.6 曲柄位置8位移分析 画出曲柄在8位点时C的位置,直接测量出 3.7 曲柄位置8速度分析 取曲柄位置“8”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连,故υA3=υA2,其大小等于ω2 lO2A,方向垂直于O2 A线的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程,得 取取速度比例尺,画速度矢量图得 对于C点: 3.8 曲柄位置8加速度分析 取构件3和4的重合点A进行速度分析。对A点列加速度矢量方程,得 对C点列加速度矢量方程,得 其中,根据速度分析及相关已知可得; 根据加速度矢量方程,取加速度比例尺为,画出由加速度矢量多边形,由图9可得; 图8 8位点速度矢量图 图9 8位点加速度矢量图 3.9 曲柄位置8动静态力分析 已知在8位点时,P=0,G6=880N,又,那么我们可以计算 取“8”点为研究对象,分离5、6构件进行运动静力分析 方向: 竖直 水平 ∥BC 竖直 大小: √ √ ? ? 作为多边行如图1-7所示,μN=1N/mm。 已知; 根据,其中,,,分别为,,,作用于的距离(其大小可以测得),可以求得: 对摇杆4列力矢量方程有; 方向: ⊥O4B 竖直 ∥BC √ ? 大小:√ √ √ √ ? 以μN=1N/mm做矢量多边形 由图像可得: 对曲柄分析,共受2个力,分别为R32,R12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆,所以R32= R34,方向相反,竞彩篮球,因为曲柄2只受两个力和一个力偶,所以FR12与FR32等大反力,由此可以求得: 作用于的距离为L=0.07491m,对曲柄列平衡方程有: 解得 3.10 曲柄位置8分析的总结 用图解法对位置 未知量 8 第4章 课程设计总结 4.1 机构分析数据总结 位置 未知量 2 8 4.2 收获总结 本次课程设计持续一周,可以说是紧张又有学到了知识,从中可以发现许多的问题,发现问题以后就要解决,从中会学到很多,也发现了自己的很多问题,特别是专业课不熟悉,作图不熟练,这些都导致了课程设计过程中特别是作图时出现的误差,所以要认真学好专业知识,多熟悉专业方面的知识 ,在作图方面要多练习,在数据统计过程中发现有些点的数据和实际值有较大的出入,这可能在计算过程中没有计算正确,也可能是某些参数的矢量方向弄反了,通过再三的核对、检查,有些比较大的误差我们可以更正过来,但有些小的误差我们无法避开,这很可能是画图时出现的误差。可以说这次课程设计是一次模拟真实的的设计,通过计算位点的速度,加速度,及受力情况,让我对牛头刨这一机构有了新的认识,学到了很多专业知识。 参考文献 1.《机械原理》(第七版)西北工业大学机械原理及机械零件教研室编 孙桓,陈作模等 主编 高等教育出版社 2. 哈尔滨工业大学理论力学研究室编. 《理论力学Ⅰ》——第7版——北京2009.3 3.机械工程手册编辑委员会编.《机械设计手册【M】》.第3版.北京:机械工业出版社,2008 成绩: 图2牛头刨切削阻力 图1 牛头刨机构示意图 图3 方案分组各点位置图 图4 机构运动简图 图5 方案8位置2和8

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