牛头刨床机构设计.

《牛头刨床机构设计.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牛头刨床机构设计.（19页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、机械原理设计说明书 设计题目： 牛头刨床机构设计 学生： 汪在福 班级： 铁车二班 学号：20116473 指导老师： 何 俊 机械原理设计说明书 设计题目： 牛头刨床机构设计 学生姓名 汪在福 班级 铁车二班 学号 20116473 一、设计题目简介 牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床， 多用于 单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件 一刨刀能以数种 不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速 度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进 给；

2、安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台 还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加 门机械系獨怠图 b）刨头阻力曲歳閤 I 构运动简S1 设计数据与要求 电动机轴与曲柄轴 2平行，刨刀刀刃 D点与铰链点C的垂直距离为50mm,使用寿命10 年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄 力角应为最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值 律均为等加速等减速运动。执行构件的传动效率按 2转速偏差为±5%。要求导杆机构的最大压 [a之内，摆动从动件9的升、回程运动规 0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产 题 号 导杆机构运动分析

3、导杆机构动态 静力分析 凸轮机构设计 速 转 架 机 作 行 程 工 彳 程 速 比 系 数 亍 连 杆与导 杆之比 工 作阻 力 杆 质 量 导 块 质 量 滑 杆 转 动 惯 量 导动件最大摆角 从 动 杆 杆 长 从 用 压 力 角 许 程 运 动 角 推休止角 远 程 运 动 角 C 0 5 30 4 00 4 1 .4 0. 36 3 800 2 2 0 8 .2 1 5 1 30 1 2 4 5 6 0 1 5 规模设计 回 6 三、 设计

4、任务 1、根据牛头刨床的工作原理，拟定 2〜3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机 构进行分析对比。 2、 根据给定的数据确定机构的运动尺寸。并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、 用软件（VB MATLAB ADAM或SOLIDWOR等均可）对执行机构进行运动仿真，并 画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。。 4、 导杆机构的动态静力分析。通过参数化的建模，细化机构仿真模型，并给系统加力，写出外 加力的参数化函数语句，打印外加力的曲线，并求出最大平衡力矩和功率。 5、 凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径 ro、机架IO2O9 和滚子半径

5、rr），并将运算结果写在说明书中。将凸轮机构放在直角坐标系下，在软件中建模， 画出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。 6、 编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 四.设计过程 （一）方案选择与确定 方案一：如图（1）采用双曲柄六杆机构 ABCD，曲柄AB和CD不等长 ~r_*■巧二匚 tL-P- I-*- 万案特点: (1) 主动曲柄AB等速转动时，从动曲柄DC做变速运动，并有急回 特性。 (2) 在双曲柄机构ABCD上串联偏置式曲柄滑块机构 DCE，并在滑 块上固结刨头，两个连杆机构串联，使急回作用更加显著。同时回程有较大

6、 的加速度，提高了刨床的效率。 方案二：方案为偏置曲柄滑块机构。如图 图二 方案特点：结构简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。一是由于执行件 行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大；二是机构随着行程 速比系数K的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。 方案三：由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。该方案在传力特性和执行件的 速度变化方面比方案（二）有所改进，但在曲柄摇杆机构 ABCD中，随着行程速比系数K 的增大，机构的最大压力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方案（二）更大。 如图三 C ° 图三 方案四：由摆动导杆机构

7、和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（三）的缺 点，传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。如 图四 方案确定：综上 匕方案四较为合理 图四 （二）传动机构尺寸的确定 令04点为基点用以确定尺寸，滑块6导程回路距基点04距离L ；摆动导杆运动所 绕圆心02距基点04距离1。2。4 ；导杆02A的长度lo2A ；导杆O4B的长度|°4b ；连杆BC长 C ° 由题目已知尺寸及相互关系: 机架 loo 二 430 mm; 工作行程H=400mm； 连杆与导杆之比 區二0.36 ; lO4B 行程速比

8、系数K =1.4 .根据所给数据确定机构尺寸 极位夹角： 导杆长度lBO4 k -1 14—1 v -180。— =180o1^^=30° k+1 1.4+1 H 1 sin 2 400 1 sin15° 二 773mm 连杆长度：Ibc =0.36 lBO4=278mm 0 曲柄长度：Iao2 =lo2O4Sin 430*sin 15 =111mm 2 即要求设计时使得机构的最大压 为了使机构在运动过程中具有良好的传动力特性; 力角具有最小，，应此分析得出：只有将构件5即B点移到两极限位置连线的中垂线上 才能保证机构运动

9、过程的最大压力角具有最小值。分析如下: 解：当导杆摆到左边最大位置时，最大压力角为：3，刨头可能的最大压力角位置是 导杆B和B'，设压力角为：'1 2 (见下图五)。根据几何关系＞3= 1。由于〉2与 2 ■1， ■' 3呈背离关系，即＞2增加则：'1， ：'3减小且：'3 ＞ ： 1。则要使机构整体压力最小， 1 二 Ibo4 (1 - COS—) 只要有＞2= ＞3，当刨头处于导杆摆弧平均置 处〉1 =〉2，贝卩arcsin〉2 = ? 2 l BC 所以 1 日 1 yCO4 二 LBO4 IbO4(1 〜cos—) = 773 *773(1 ~cos15) = 773

10、 〜13 = 760mm 2 2 2 （图六） （三）机构运动简图的绘制 选取一长度比例尺，机构运动简图的绘图如图六所示 通过上面的计算，确定数据汇总如下： 极位夹角：30度 连杆: 278mm 导杆: 778mm 曲柄: 111mm 高度: 760mm （四）静力分析 1）对曲柄，由平衡条件有： o2x ? Fy =0, F21y + ? Fx =0, F21x + Fo2x =0; F°2y=0；

11、 ? MO2 =0; F21xlisin (2-F21y IiC0S(2-Tn =0 2）对导杆，又平衡条件有 4 Fx=0 , F O4x +f 43x -F23sin04=O ; Fy =0 , F O4y +f 43y + F 23 cos 04 -m2g=0； Mo4=0, -F43x| 3 si n 04 + F43y |3COS 04-1/2 m2g I3COS04+ F23 S3=0 3）对滑块，由平衡条件有 32 12X

12、 32 32 Fx=O, Fy =0, F32Sin 04-Fi2x=0 -F32 COS04-Fl2y=O 4）对连杆，由平衡条件有 32 32 32 32 Fx=0, Fy =0, O4=0， -F 34x -F max =0 ； F cy-F 34 y =0； Fcyl 4COS 05 + Fmaxl 4Sin 05=0 综上所述联立方程求得 F 34x =- F max F cy=- F maxtan 05

13、 F 34y =- F maxtan 05 F 23 = (Fmaxl 3Si n 04 - F max ta n 0I3COS0+1/2 m2g l 3 COS 04 ) / S3 F O4x = =-Fmax+ ( F max I 3 Si 门0 - F max ta n 05 1 3COS 04 +1/2 m2g I 3 COS 04 ) Si 门0/ S3 F O4 y = =m2g- F max ta n 05- ( Fmax l 3 S S 04 - F max ta n 05l 3COS 04 +1/2 m2g l 3 COS 04 ) COS 04 /

14、S3 F 12x = :-(Fmaxl 3S in 04 - F max ta n 05 1 3 COS 04 +1/2 m2g l 3 COS 04 ) Si n04/ S3 F12y = :(Fmaxl 3S in 04 - F maxta n 05 l 3COS 04 +1/2 m2g l 3 COS 04 ) COS 04 / S3 Fo2x = F 12x Fo2y = :F 12y Tn： =(Fmaxl 3S in 04 - F maxta n 05 l 3 COS 04+1/2 m2g l 3 COS 04 ) l 1 COS( 02 - 04)/ S3

15、 （五）凸轮设计 1.凸轮机构的设计要求概述： 1 ）已知摆杆9作等加速等减速运动，要求确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子 半径，有题目可以知道该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。 各数据如表： 符号 书max IO9D lO9O2 ro rr ① ①s ①' a 单位 ° mm 0 。 数据 15 130 15061 15 65 10 65 42  2）由以上给定的各参数值及运动规律可得其运动方程如下表: 推程0W 2 © w①o /2 回程 ①o+①sw © w①o+①s+①'o/2 书=2

16、4* ① * ① /(25* n ) 2 书=n /12-24 ( © -17 n /36 ) /25 n 3 =96 © /25 2 3 =-96 ( © -17 n /36 ) 2/25 B =192 n /25 B =-192 n /25 推程①o /2 w ©w①o 回程①o+①s+①'/2w © w①o+①s+（ 书=n /12-24 ( 5 n /12- © 2 ) 书=24 (8 n /9- © ) 2/25 n 3 =96 (5n /12- © ) 2/12 3 =-96 (8n /9- © ) 2/25 B =-192 n /25 B =192

17、 n /25 3）依据上述运动方程绘制角位移 书、角速度3、及角加速度B的曲线: （1）、角位移曲线: ① 、取凸轮转角比例尺 z =1.25° /mn和螺杆摆角的比例尺 卩尸0.5 /mn在轴上截取 线段代表，过3点做横轴的垂线，并在该垂线上截取33/代表（先做前半部分抛物线）. 做03的等分点1、2两点，分别过这两点做 书轴的平行线。 ② 、将左方矩形边等分成相同的分数，得到点1/和2 / ③ 、将坐标原点分别与点1/ ,2 / ,3 /相连,得线段01 ,02/和03/ ,分别超过 1,2,3点且平行与屮轴的直线交与1" ,2 "和3". ④ 、将点0,1 " ,2

18、" ,3 "连成光滑的曲线，即为等加速运动的位移曲线的部分，后 半段等减速运动的位移曲线的画法与之相似. ⑵角速度3曲线: ① 、选凸轮转角比例尺 —=1.25 ° /mm和角速度比例尺 ―=0.0837(rad/s)/mm,在轴上 截取线段代表。 ② 由角速度方程可得© =© o/2, 3 = 3 max ,求得V换算到图示长度,3点处©二①02,故 3 max位于过3点且平行与3轴的直线.由于运动为等加速、等减速,故连接03,即为此 段的角速度图，下一端为等减速连接3, 6即为这段角速度曲线。 ③ 其他段与上述画法相同，只是与原运动相反。 五•运动仿真 通过adams进行运动仿真，仿真图如图5.1 图5.1运动仿真图 进一步分析得到运动曲线如图5.2，图5.3，图5.4: 图5.2刨头输出位移图 图5.3刨头输出速度图 图5.4刨头输出加速度曲线 六•三维建模 用proe进行三维建模，如图6.1 图6.1三维建模图