当前位置:首页 >> 农林牧渔 >>

牛头刨床说明书


机械原理课程设计说明书

《机械原理》课程设计任务书
姓 名: 学 号: 设 计 题 目 设计方案或型号: 原 始 参 数 赵卫朝 100202634 牛头刨床总体设计 方案 3 刨头行程:H=600mm 机架高度:AC=380mm; 行程速比系数:K=1.8; 连杆与导杆长度比(ED/DC)系数:S=0.3; 曲柄转速:n=60rpm; 摆动导杆质

量:G4=21.6kg(质心在杆中点处) ; 摆动导杆对质心转动惯量:JC4=3.5kgm2; 滑枕质量:G6=51kg(质心坐标 hg=0mm) ; 刨削阻力:Pr=13230N(刨削阻力坐标 hr=0mm) ;

设计内容: 1、了解牛头刨床的功能和设计基本要求; 2、机械系统运动方案的拟定 (1)原动机型式选择; (2)执行机构的选择;(3)传动机构的选 择; (4)制定机械运动循环图; (5)运动方案布置简图 3、机构尺度设计 (1)确定构件尺寸; (2)画机构运动简图 4、机构运动分析,画机构运动曲线图 5、机构动力分析,画 M-Φ 曲线图 6、完成 1#图一张,撰写设计说明书一份。 指 导 教 师

-0-

机械原理课程设计说明书

第一章 1.1 设计的目的和任务

牛头刨床总体设计的任务

本设计的目的在于巩固和加深机械原理课程中课堂所讲授的 基础理论和基本技能, 培养学生进行机构分析和机构设计的能力, 力求使所学知识通过课程设计而系统化,为机械设计奠定基础。 牛头刨床总体设计包括:摆动导杆机构运动分析和动态静力 分析,以及在此基础上计算飞轮转动惯量,并设计凸轮机构,齿 轮机构,双摇杆机构,棘轮螺旋机构,绘图若干张,计算说明书 一份 1.2 牛头刨床基本机构的组成和工作性能简介 牛头刨床是一种用刨削方式加工平面的一种机床。此种机床 分为机械传动式和液压传动式两种。图 1 所示为常见的机械传动 式牛头刨床基本机构组成示意图。电动机经由三角皮带轮 2、3, 齿轮 4、5,齿轮 6、7,带动与齿轮 7(飞轮)相固联的曲柄 13 和凸轮 8 而将运动分为二路。一路是通过曲柄 13,滑块 14,导杆 15,连杆 16 带动滑枕 12 作往复运动,从而使刨刀切削工件。另 一路运动是通过凸轮 8 带动双摇杆机构, 从而使棘轮 9 间歇转动, 棘轮的间歇转动使与其固联的螺旋副(未画出)间歇传动,从而使 工件间歇横向进给。 刨刀右行时刨刀切削工件,称为工作行程。刨刀左行时不切 削工件,称为空回行程。当刨刀在工作行程时,为了减小电动机
-1-

机械原理课程设计说明书

容量和提高切削质量,要求刨削速度较低,且接近匀速切削;在 空回行程时,为了节约时间和提高劳动生产率,要求采用有急回 特性的摆动导杆机构。此外,当刨刀每切削完一次而进行空回行 程时,希望工件在此时实现横向进给以供刨刀下一个工作行程切 削。

图 1 牛头刨床机构组图示意图

在工作行程时,刨刀受到工件相当大的工作阻力,为使工作 平稳,在工作行程的开始和结束各有一段空刀距离一般空刀距定 为工作行程的
1 20

,即 0.05H(如图 2) ,

-2-

机械原理课程设计说明书

图2

在上图中假设工件的工作阻力为常数, 在空回程中切削阻力 等于零。显然在一个工作循环中,刨刀受力变化是很大的,必然 会造成系统的速度波动。为减小主轴的速度波动,需采用飞轮调 速,以利于减少电动机容量和提高切削质量。 牛头刨床总体方案设计的机械传动方框图如下图 3。

摆动导杆 机构 电 动 机 传动 系统 主 导 轴 凸轮机构

刨刀切削 运动

双摇杆机 构 棘轮机构 工作台 进给运动

螺旋 机构

图 3 机械传动方框图
-3-

机械原理课程设计说明书

第二章 牛头刨床简介与数据 2.1 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 13 和固结在其上的凸轮 8。刨床工作时,由导 杆机构 13-14-15-16 带动刨头 16 和刨刀 17 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。 已知数据 (见表 1)

-4-

机械原理课程设计说明书

表一 项目 序 号 1 行程长 度 2 机架高 度 3 行程速 比系数 4 连杆长 度 摆动导 5 杆长度 曲柄长 6 度 机床有 7 效高度 曲柄转 8 速 n(rpm) h(mm)
DC 2

名称

代号

计算式

方案Ⅲ

H(mm)

-------

600

AC(mm)

-------

380

K

---------

1.8

DE(mm)

0.3CD

207

H/2/SIN CD(mm)

ψ 2

691

AC·SIN AB(mm) (1+
ψ 2

ψ 2

165

656 ) 60

COS

--------

-5-

机械原理课程设计说明书

第三章 牛头刨床设计要求与位置的确定 3.1 导 杆 机 构 的 运 动 分 析 已 知 曲 柄 每 分 钟 转 数 n, 各 构 件 尺 寸 及 重 心 位 置 , 切 刨 头 导 路 x- x 位 于 导 杆 端 点 E 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。 3.2 设计的基本要求 对于摆动导杆机构的运动分析和动态静力分析, 要求对所要 求分析的机构位置,绘制机构运动简图。用相对运动图解法求刨 刀速度和加速度。汇集本组全部位置的运动分析结 果,绘制机构位移线图、速度线图、加速度线图。将本组各 个位置的运动分析数据汇总、列表,绘制运动曲线图;另外,在 不考虑摩擦的情况下,用力多边形法对二个位置进行动态静力分 析,求各运动副反力和需要作用在曲柄上的平衡力矩。力多边形 和隔离体构件受力分析均与运动分析画在同一张绘图纸上,将本 组各个位置的平衡力矩汇总,绘制 M-φ 曲线图。 3.3 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
-6-

机械原理课程设计说明书

点 所 对 应 的 曲 柄 位 置 , 其 余 2 、 3… 1 2 等 , 是 由 位 置 1 起 , 顺 ω 2方 向 将 曲 柄 圆 作 12等 分 的 位 置 ( 如 下 图 4) 。 备 注 : ( μ l = 0 . 00 5 m / m m ) AB 杆 表 示 1 号 构 件 , B 滑 块 表 示 2 号 构 件 , CD 杆 表 示 3 号 构 件 , DE 杆 表 示 4 号 构 件 , E 滑 块 表 示 5 号 构件,机架表示 6 号构件。

图4

-7-

机械原理课程设计说明书

取 第 三 方 案 的 第 10位 置 和 第 12位 置 ( 如 下 图 5)

图5

-8-

机械原理课程设计说明书

第四章 牛头刨床机构运动分析 4. 1 对机构运动简图分析的相关数据比例 以 速 度 比 例 尺 ?= ( 0 . 0 1 m / s) / m m 和 加 速 度 比 例 ?a = ( 0 . 0 5 m / s ?) / m m 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 - 1 、 1 -2 ) 4.2 列机构运动分析方程式: 表 格 1-1 位置 未 知 量 υB3=υB2+υB3B2 VB
3

方程

大小

?



?

方向 ⊥BC

⊥AB ∥CD

10和 12

υE5=υD4+υE5D4

VE5

大小

?



?

方向 ∥XX

⊥CD ⊥ED

-9-

机械原理课程设计说明书

aB3 = a B 3 + aB3τ= aB2n + aB3B2K
n

+

aB3B2r ?

aB3

大小: ω42lO4A ?



2ω4υA4 A3

方向:B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B(向左) ∥O4B

aE4= aD4+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小 ? √ √ √ C→B ? ⊥BC

aE4

方向 ∥XX

10 号位置速度图,如图 6a.、b

图6a

- 10 -

机械原理课程设计说明书

图6b

由图解的 10 点速度: VE5=1.88m/s

10 号位置加速度图,如 7 图 a、b

图 7a
- 11 -

机械原理课程设计说明书

图 7b 由图解的 10 号位置加速度为: ae5=1.5m/s2 12 号位置速度图如图 8a、b:

图 8a

- 12 -

机械原理课程设计说明书

图 8b

由图解的 12 号位置速度为: VE5=1.32m/s 12 号位置加速度图如 9 图 a、b:

图 9a

- 13 -

机械原理课程设计说明书

图 9b 由图求的12号位置加速度为: aE4=6.4m/s2

表 格 ( 1-2) 位置 要求 VE5( m/s) 10点 ae5 (m/s?) V E 5 ( m / s) 1.5 1.32 图解法结果 1.88

12点

aE4(m/s?)

6.4

- 14 -

机械原理课程设计说明书

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 10 12 单位 ω 1 ω 3 ω 4

VB
1.04 1.04

VD
1.99 1.46 m/s

VE
1.88 1.32

6.28 6.28 rad/s

2.88 2.11 rad/s

2.51 2.71 rad/s 表 1-4

项目 aB2 位置 10 12 单位 6.51 6.51

a

n B3

aB3τ 8.2 1.5
m/s
2

aE4 5.73 3.1 2.16 3.9 1.5 6.4

2.07 1.18

- 15 -

机械原理课程设计说明书

第五章 动态静力学分析 5.1 导杆机构的动态静力分析相关设计数据见下表

导杆机构的动静态分析 G3 G5 N 216 510 13230 P J03 kg?m2 3.5

已知 各构件的重量 G(曲柄 3、滑块 4 和连杆 5 的重量都可 忽略不计) ,导杆 5 绕重心的转动惯量 Js4 及切削力 P 的变化规律。

5.2 动态静力分析要求 要求 : 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内 容做在运动分析的同一张图纸上。

5.3 对 10 点 动 态 静 力 分 析

1、 矢 量 图 解 法 :

- 16 -

机械原理课程设计说明书

取 10 号 位 置 为 研 究 对 象 :
y

F I6 N F 45 x G8

4-5杆 组 示 力 体 共 受 五 个 力 , 分 别 为 P、 G6、 Fi5、 N、

R34, 其 中 R34和 N 方 向 已 知 ,大 小 未 知 ,切 削 力 P沿 X轴
方 向 , 指 向 刀 架 , 重 力 G5和 支 座 反 力 N均 垂 直 于 质 心 ,

R 3 4 沿 杆 方 向 由 E 指 向 D , 惯 性 力 Fi 5 大 小 可 由 运 动 分 析
求 得 , 方 向 水 平 向 左 。 选 取 比 例 尺 μ = ( 7 0N ) / m m , 作 力 的 多 边 形 。 将 方 程 列 入 表 2-1

U=70N/mm
已知 P=13230N,G5=510N, 又 aE=aE4=1.5m/s2, 那么我们可以计算 FI5=- G5/g× E =-510× a 1.5=-765N 又 ΣF=P + G5 + FI5 + F34 + FRI5=0, 方向 大小 //x 轴 ↓ ← √ B→C ?
- 17 -

↑ ?

13230 510

机械原理课程设计说明书

作为多边行如图 10 所示

图 10

图 11 图 11 力多边形可得: F34=13090N N=140 N

在图 11 中,对 D 点取距,有 ΣMC=-P·P-G6XS6+ FR16· I6·S6=0 y x-F y 代入数据得 x=1.11907557m
- 18 -

机械原理课程设计说明书

2 、 对 2 - 3 杆 组 示 力 体 分 析 分离 1,2 构件进行运动静力分析, 杆组力体图如图 12 所示

图 12 u=70N/mm 已知: F43=-F34=13090N G3=m3*g=216N FI3=-m3* a3*L/2=-244.8N

由此可得: M3=-J03· a3=-114.8Nm 在图 1-8 中,对 C 点取矩得: M C= F43× lh1+FI3× lh2+G3× lh3-FR23lo4A+M=0
- 19 -

机械原理课程设计说明书

代入数据, 得 MC=-114.8-244.8× 0.346-216× 0.06-13090× 0.655+ FR12× 0.245=0 故 : FR12=7830.2N 做力的矢量多边形如图 13:

图 13 3 、 对 曲 柄 分 析 ,共 受 2 个 力 ,分 别 为 R 6 1 , R 2 1 和 一 个 力 偶 M1, 由 于 滑 块 2 为 二 力 杆 , 所 以 R61= R21, 方 向 相 反 , 为 曲 柄 1 只 受 两 个 力 和 一 个 力 偶 , 以 FR61 因 所 与 FR21 等 大 反 力 , 如 图 14, 由 此 可 以 求 得 :

图 14
- 20 -

机械原理课程设计说明书

h2=0.095m, 则对曲柄列平行方程有, ΣMO2=M-F21·2=0 h 即 M-0.095× 7830.2=0, 即 M=743.9N· M 5.3 对 12 点 动 态 静 力 分 析 1、 矢 量 图 解 法 : 取 12 号 位 置 为 研 究 对 象 :

- 21 -

机械原理课程设计说明书

4-5杆 组 示 力 体 共 受 五 个 力 , 分 别 为 P、 G6、 Fi5、 N、

R34, 其 中 R34和 N 方 向 已 知 ,大 小 未 知 ,切 削 力 P沿 X轴
方 向 , 指 向 刀 架 , 重 力 G5和 支 座 反 力 N均 垂 直 于 质 心 ,

R 3 4 沿 杆 方 向 由 E 指 向 D , 惯 性 力 Fi 5 大 小 可 由 运 动 分 析
求 得 , 方 向 水 平 向 左 。 选 取 比 例 尺 μ = ( 7 0N ) / m m , 作 力 的 多 边 形 。 将 方 程 列 入 表 2-1。

U=100N/mm
已知 P=13230N,G5=510N, 又 aE=aE4=6.4m/s2, 那么我们可以计算 FI5=- G5/g× E =-510× a 1.5=-765N 又 ΣF=P + G5 + FI5 + F34 + FRI5=0, 方向 大小 //x 轴 ↓ ← √ B→C ? ↑ ?

13230 510

作为多边行如图 15 所示

图 15
- 22 -

机械原理课程设计说明书

图 16 图 15 力多边形可得: F34=12950N N=350 N 2 、 对 2 - 3 杆 组 示 力 体 分 析 分离 1,2 构件进行运动静力分析, 杆组力体图如图 17 所示

图 17
- 23 -

机械原理课程设计说明书

u=100N/mm 已知: F43=-F34=-12950N G3=m3*g=216N FI3=-m3* a3*L/2=-42.17N

由此可得: M3=-J03· a3=-19.8Nm 在图 17 中,对 C 点取矩得: M C= F43× lh1+FI3× lh2+G3× lh3-FR23lo4A+M=0 代入数据, 得 MC=-19.8-42.17× 0.345-216× 0.1-12950× 0.62+ FR12× 0.27=0 故 : FR12=30046N 做力的矢量多边形如图 18:

图 18
- 24 -

机械原理课程设计说明书

由图解得:FX=14400N FY=12800N 4 、 对 曲 柄 分 析 ,共 受 2 个 力 ,分 别 为 R 6 1 , R 2 1 和 一 个 力 偶 M1, 由 于 滑 块 2 为 二 力 杆 , 所 以 R61= R21, 方 向 相 反 , 为 曲 柄 1 只 受 两 个 力 和 一 个 力 偶 , 以 FR61 因 所 与 FR21 等 大 反 力 , 如 图 19, 由 此 可 以 求 得 :

图 19

h2=0.085m, 则对曲柄列平行方程有, ΣMO2=M-F21·2=0 h 即 M-0.085× 30046=0, 即 M=2553.9N· M

- 25 -


相关文章:
牛头刨床说明书
机械原理课程设计说明书 《机械原理》课程设计任务书姓 名: 学号: 设计题目 设计方案或型号: 原始参数 赵卫朝 100202634 牛头刨床总体设计 方案 3 刨头行程:H=...
牛头刨床说明书
牛头刨床说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。牛头刨床说明书牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁等组成, 如图所示。因其滑枕和刀架形似牛头而得名。 ...
牛头刨床说明书
型使用说明书第 23 页 共 29 页 BC6066 型使用说明书第 24 页 BC6066 型 牛头刨床 合格证明书 最大刨削长度: 660mm 共 29 页 BC6066 型使用说明书第 ...
牛头刨床设计说明书
西南大学工程技术学院课程设计(论文) 牛头刨床大学工程技术学院, 0.绪论 0.1 牛头刨床的简介 中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构(见曲柄滑块机构)传动,...
牛头刨床机械原理课程设计说明书
牛头刨床机械原理课程设计说明书_工学_高等教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 牛头刨床机械原理课程设计说明书_工学_高等教育_教育专区。机械原理...
牛头刨床说明书.,
牛头刨床说明书., 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档目录一 导杆机构的运动分析 ? 机构的运动简图 ? 机构在位置 1 的速度及加速度分析 ? 机构在位置 7 的...
牛头刨床说明书
机械原理 课程设计说明书设计题目:牛头刨床的设计 机构位置编号:9,2 方案号:Ⅱ 班姓学 级:2011250402 名:王小强 号:201125040222 2014 年 1 月 15 日 目录一...
牛头刨床说明书[1]
型使用说明书第 23 页 共 29 页 BC6066 型使用说明书第 24 页 BC6066 型 牛头刨床 合格证明书 最大刨削长度: 660mm 共 29 页 BC6066 型使用说明书第 ...
牛头刨床说明书 (1)
牛头刨床说明书 (1)_信息与通信_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档牛头刨床说明书 (1)_信息与通信_工程科技_专业资料。目 次 一、注意...
牛头刨床说明书
牛头刨床说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。机械原理课程设计目录一 导杆机构的运动分析 ? 机构的运动简图 ? 机构在位置 12 的速度及加速度分析 ? 机构在位置...
更多相关标签:
牛头刨床使用说明书 | 牛头刨床操作说明书 | b665牛头刨床使用手册 | 牛头刨床 | 牛头刨床厂家 | 牛头刨床价格 | 牛头刨床机构运动简图 | 牛头刨床机构如图所示 |