牛头刨床机械原理课程设计9点和1点.docx

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牛头刨床机械原理课程设计9点和1点

课程设计说明书—牛头刨床

1.机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。

刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。

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，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨刀每次削完一次，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，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

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。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。

1-1

1．导杆机构的运动分析

已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。

要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。

以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

1.1设计数据

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。

刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。

刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。

此时要求速度较低且均匀，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。

为此刨床采用急回作用得导杆机构。

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与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

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。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。

设计内容

导杆机构的运动分析

符号

n2

LO2O4

LO2A

Lo4B

LBC

Lo4s4

xS6

yS6

单位

r/min

mm

方案Ⅱ

64

350

90

580

0.3lo4B

0.5lo4B

200

50

1.2曲柄位置的确定

曲柄位置图的作法为：

取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。

取第方案的第1’位置和第9位置（如下图）

1.3速度分析以速度比例尺µ=（0.01m/s）/mm和加速度比例尺µa=（0.01m/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

方程

1’和9号位置

VA4

υA4=υA3+υA4A3

大小?

√?

方向⊥O4A⊥O2A∥O4B

VC

υC5=υB5+υC5B5

大小?

√?

方向∥XX⊥O4B⊥BC

aA

aA4=

+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r

大小:

ω42lO4A?

√2ω4υA4A3?

方向：

B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B（沿导路）

ac

ac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ

大小?

√√?

方向∥XX√C→B⊥BC

1’号位置速度图：

由图解得：

Vc=0.20662675m/s

1’号位置加速度图

由图解的：

aC=6.12374249m/s2

9号位置速度图

由图解得：

Vc=0.6305463m/s

9号位置加速度图：

如

图1-7

有图解得：

ac=8.82411923m/s2

表格（1-2）

位置

要求

图解法结果

1’

vc（m/s）

0.20662675

ac（m/s²）

6.12374249

9

vc（m/s）

0.6305463

ac（m/s²）

8.82411923

各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中

表1-3

项目

位置

ω2

ω4

VA

VB

Vc

1’

6.702064328

0.37288563

0.13378432

0.216273801

0.20662675

9

6.702064328

1.10791337

0.32485685

0.642589753

0.6305463

单位

r/s

r/s

m/s

表1-4

项目

位置

1’

4.04258997

0.0498862192

4.38048373

0.016943591

1.85518056

6.75843726

9

4.04258997

0.359913248

4.53280872

0.111461191

1.25035646

8.82411923

单位

第七章．机构运态静力分析

取“1＇”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─6所示，μｌ=4。

图1—6

已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.37917m/s2,那么我们可以计算

FI6=-G6/g×ac=-800/10×4.37917=-350.3336N

又ΣF=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作为多边行如图1-7所示，µN=10N/mm。

图1-7

由图1-7力多边形可得：

F45=AB·µN=923.6688×10N=9236.688N

FR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313N

在图1-6中，对c点取距，有

ΣMC=-P·yP-G6XS6+FR16·x-FI6·yS6=0

代入数据得x=0.6871m

分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，

图1-8

µL=4。

已知：

F54=-F45=9236.688N，G4=220N

aS4=aA4·lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2=3.5424m/s2,

由此可得：

FI4=-G4/g×aS4=-220/10×3.5424N=-77.9346N

MS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148N·m=-14.6577N·m

在图1-8中，对O4点取矩得：

ΣMA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5×0.9987×0.56109-F24×0.99946×0.34414=0

代入数据，得F24=14992.77888N

又ΣF=F54+F24+FI4+G4+Fo4=0,作力的多边形如图1-9所示，µN=10N/mm。

图1-9

由图1-9可得：

FO4=572.97818×10N=5729.7818N

对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-10所示，

µL=1。

由图1-10可知，

h2=3.0214mm,则，对曲柄列平行方程有，

ΣMO2=M-F42×h2=0即M=45.29918N·M