牛头刨床机械原理课程设计报告1点和6点Word文档格式.docx
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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,以减少电动机容量和提高切削质量;
刨头左行时,刨刀不切削,称空回行程,此时要求速度较高,以提高生产效率。
为此刨床采用有急回作用的导杆机构。
刨刀每切削完一次,利用空回行程的时间,凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构(图中没有画出),使工作台连同工件一次进级运动,以便刨刀继续切削。
刨头在工作行程过程中,受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离,见图4-1,b)而空回行程中则没有切削阻力。
因此刨头在整个循环运动中,受力变化是很大的,这就影响了主轴的匀速运转,故需安装飞轮来减小主轴的速度波动,以提高切削质量和减少电动机容量。
2,设计数据见表4-1
1)
设计内容
导杆机械的运动分析
导杆机构的动态静力分析
符号
n2
Lo2o4
Lo2A
Lo4B
lBC
Lo4s4
Xs6
Ys6
G4
G6
P
yp
Js4
单位
r/min
mm
N
Kgm2
方案
1
60
380
110
540
0.25lo4B
0.5lo4B
240
50
200
700
7000
80
1.1
2
64
350
90
580
0.3lo4B
220
800
9000
1.2
3
72
430
810
0.36lo4B
180
40
620
8000
100
2)选择设计方案:
导杆机构的运动分析
导杆机构的静力分析
lo2o4
lo2A
lo4B
lo4s4
xs6
ys6
Kg·
m2
方案Ⅱ
飞轮转动惯量的确定
凸轮机构的设计
δ
no’
Z1
Zo’
Z1’
Jo2
Jo1
Jo”
Jo’
ψmax
Lo9D
[α]
φ
φs
φ’
Kg.m2
°
0.15
1440
13
16
0.5
0.4
0.25
0.2
15
135
38
70
10
方案特点:
1、结构简单,制造方便,能承受较大的载荷;
2、具有急回作用,可满足任意行程速比系数K的要求;
3、滑块行程可以根据杆长任意调整;
4、机构传动角恒为90度,传动性能好;
5、工作行程中,刨刀速度较慢,变化平缓符合切削要求;
6、机构运动链较长,传动间隙较大;
7、中间移动副实现较难。
三.课程设计的内容和步骤
1.导杆机构的设计及运动分析
1)导杆机构简图
2)导杆机构运动分析
a.曲柄位置“6”做速度分析,加速度分析(列矢量方程,画速度图,加速度图)
取曲柄位置“6”进行速度分析。
取构件3和4的重合点A进行速度分析。
有ω2=2×
3.14×
64/60=6.698666667rad/s其转向为顺时针方向。
υA3=υA2=ω2×
lO2A·
µ
l=6.698666667×
90×
0.001=0.60288m/s方向:
A→O2
列速度矢量方程,得
υA4=υA3+υA4A3
大小?
√?
方向⊥O4A⊥O2A∥O4B
取速度极点P,速度比例尺µ
v=0.01(m/s)/mm,作速度多边形如图。
图1-3
则由图1-3知,
υA4=pa4·
μv=48.64352445×
0.01m/s=0.4864352445m/s方向p→a4
υA4A3=a3a4·
μv=35.6153178×
0.01m/s=0.356153178m/s方向a3→a4
ω4=υA4/lO4A·
l=0.4864352445/0.41841411745=1.1625689103rad/s
其转向为顺时针方向。
υB=ω4·
lO4B·
l=1.1625689103×
0.58=0.674289967865m/s方向p→b
取5构件为研究对象,列速度矢量方程,得
υC=υB+υCB
方向∥XX⊥O4B⊥BC
其速度多边形如图1-1所示,有
υC=pc·
μv=66.46579386×
0.01m/s=0.6646579386m/s方向p→c
υCB=bc·
μv=10.27504851×
0.01m/s=0.1027504851m/s方向b→c
b.取曲柄位置“6”进行加速度分析.
取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.
列加速度矢量方程,得
aA4=aA4n+aA4t=aA3+aA4A3k+aA4A3r
√?
√√?
方向?
A→O4⊥O4BA→O2⊥O4B(向左)∥O4B
aA4n=ω42×
lO4A·
l=1.16256891032×
0.41841411745=0.56551449203m/s2
方向p´
→n
aA3=ω22×
l=6.6986666672×
0.001=-4.03849216039m/s2方向p´
→a3´
aA4A3k=2ω4υA4A3·
v=2×
1.1625689103×
0.356153178=0.82810522395m/s2方向a3´
→k
取加速度极点为P',加速度比例尺μa=0.1(m/s2)/mm,作加速度多边形图
图1-4
则由图1─4知,
aA4t=n1·
a4´
·
μa=15.64929517×
0.1=1.564929517m/s2方向n→a4´
aA4A3r=ka4´
μa=26.98876937×
0.1=2.698876937m/s2方向k→a4´
α4=aA4t/lO4A·
l=1.564929517/0.38342033151rad/s2=4.0814985238rad/s2
转向为逆时针方向。
aA4=p´
a4´
μa=16.63928845×
0.1=-1.663928845m/s2方向p´
→a4´
aA4A3=a3´
μa=28.12648423×
0.1=2.812648423m/s2方向a3´
取5构件的研究对象,列加速度矢量方程,得
aC=aBn+aBτ+aCBn+aCBτ
大小?
√√√?
方向∥xxB→A⊥ABC→B⊥BC
aBn=ω42×
580×
0.001=7.8390855303m/s2
aBτ=aA4t·
lO4B/lO4A=1.564929517×
580/383.42033151=2.1692841661m/s2
aCBn=υlCBµ
l=0.10275048512/0.174=0.0606762195m/s2
其加速度多边形如图1─1所示,有
aB=p´
b´
μa=23.06578941×
0.1m/s2=-2.306578941m/s2
aCBt=n2C´
μa=4.43203343×
0.1m/s2=0.443203343m/s2
aC=p´
C´
μa=22.02727271×
0.1m/s2=-2.202727271m/s2
总结6速度和加速度值以速度比例尺µ
=(0.005m/s)/mm和加速度比例尺µ
a=(0.05m/s²
)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4,1-5,并将其结果列入表格(1-2)
表格1-1
位置
未知量
结果
6
VA4
0.4864352445m/s
VC
0.6646579386m/s
aA
1.663928845m/s2
ac
-2.202727271m/s2
a、曲柄位置“1”速度分析,加速度分析(列矢量方程,画速度图,加速度图)
取曲柄位置“1”进行速度分析。
因构件2和3在A处的转动副相连,故VA2=VA3,其大小等于ω2lO2A,方向垂直于O2A线,指向与ω2一致。
ω2=2πn2/60rad/s=6.7020643264rad/s
υA3=υA2=ω2·
lO2A=6.702064213*0.09m/s=0.603185789m/s(⊥O2A)
υA4=υA3+υA4A3
方向⊥O4A⊥O2A∥O4B
v=0.005(m/s)/mm,作速度多边形如图1-2
则由图1-2知,υA4=
μv=0m/s
υA4A3=
μv=0m/s
由速度影像定理求得,
υB5=υB4=υA4·
O4B/O4A=0m/s
又ω4=υA4/lO4A=0rad/s
取5构件作为研究对象,列速度矢量方程,得
υC5=υB5+υC5B5
方向∥XX⊥O4B⊥BC
取速度极点P,速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm,
则由图1-2知,υC5=
υC5B5=
ωCB=υC5B5/lCB=0rad/s
b.加速度分析:
取曲柄位置“1”进行加速度分析。
因构件2和3在A点处的转动副相连,
故
=
其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。
ω2=6.7020643264rad/s,
=ω22·
LO2A=6.70206432642×
0.09m/s2=4.04258996116m/s2
取3、4构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得:
aA4=
+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r
大小:
?
ω42lO4A?
√2ω4υA4A3?
方向:
B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B
取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
ac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ
√w52Lbc?
方向∥XX√c→b⊥BC
取加速度极点为P',加速度比例尺µ
a=0.05(m/s2)/mm,
作加速度多边形如图1-3所示
则由图1-3知,
υC5B5=
w5=ωCB=υC5B5/lCB=0rad/s
=0m/s2aA4A3K=0m/s2
aA4=4.042589961168314m/s2,
用加速度影象法求得aB5=aB4=aA4*O4B/O4A=6.932257312225m/s2
所以ac=0.01×
(p’c’)=6.5990882824m/s2
总结1点的速度和加速度值以速度比例尺µ
)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-2,1-3,并将其结果列入表格(1-2)
0m/s
4.04258996116m/s2
6.5990882824m/s2
机构动态静力分析
已知:
各构件的质量G(曲柄2,滑块3和连杆5的重量可以忽略不计),导杆4绕重心的转动惯量J及切削力P的变化规律可知。
5-6杆组示力体共受五个力,分别为P,G6,F16,R16,R45,其中R45和R16方向已知,大小未知,切削力P沿X轴方向,指向刀架,重力G6和支座反力F16均垂直于质心,R45沿杆方向由C指向B,惯性力F16大小可由运动分析求得,方向水平向左,选取比例尺U=(10N)/mm,做力的多边形。
U=10N/mm
已知P=9000N,G6=800N.
又ac=ac5=2.207695373m/s2,那么我们可以计算,
F16=-G6/g*ac=-800/9.8*2.207695373=-180.2200304N又ΣF=P+G6+F16+F45+FR16=0
做力的多边形如下,
图
(1)
由力多边形可得:
FR45=CD*UN=9181.5664521N
FR16=AD*UN=649.014527N
在图中,对C点取矩,有
ΣMc=-P*yp-G6*XS6+FR16*x-F16*ys6=0
带入数据得x=736.013884m
分离3,4构件进行静力分析,杆组力体图如下,
图
(2)
已知;
FR54=-FR45=-9181.5664521N,G4=220N
as4=aA4*lo4s4/lo4A=1.672045993*0.29/0.41841411745m/s2=10158883791m/s2
αs4=aA4/lo4A=0.582612951/0.41841411745=1.393431391
由此可得:
Fs4=-G4/g*as4=-26.01575857N
Ms4=-Js4*αs4=-1.2*1.393431391N*m
=-1.670917669N*m
在图中,对O4点取矩得:
Mo4=Ms4+F14*x4+F23*x23+F54*x54+G4*x4=0
带入数据,得
Mo4=-1.670917669-37.5372637*0.29+F23*0.24791637035+9181.5664521*0.57164177839+220*0.0441846418=0
故F23=-21159.27768N
Fx+Fy+G4+F14+F23+F54=O
大小:
√M4o4√√
√√↓√┴O4B√
图(3)
由图可得:
Fx=5782.1812402N
Fy=14558.7013N方向竖直向下
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和FR32等大反向,由此可以求得:
图(4)
h2=36.25019517mm,则
对曲柄列平行方程有,
ΣMo2=M-F42*h2=0,即
M=72.65303694*12293.1348=0,
即M=8931.33584N*M
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- 牛头 刨床 机械 原理 课程设计 报告
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