機械原理課程設計——牛頭刨床原理及其設計(共12頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上機械原理課程設計說明書 設計題目 牛頭刨床連桿機構設計學院 機電學院 專業(yè) 機械工程及其自動化班級 機械10-1 學號 學生姓名 程玉強 指導教師 鄭曉雯完成日期 2010 年 7 月 5 日中國礦業(yè)大學（北京）專心-專注-專業(yè)目錄1. 牛頭刨床簡介 1.1牛頭刨床功能簡介及工作原理 1.2相關設計參數(shù)及設計條件 1.3設計任務2. 牛頭刨床執(zhí)行機構設計 2.1設計方案的比較選擇 2.2機構的運動分析3. 設計小結4. 參考文獻1.牛頭刨床簡介 1.1牛頭刨床功能簡介及工作原理中小型牛頭刨床的主運動大多采用曲柄搖桿機構傳動，故滑枕的移動速度是不均勻的。大型牛頭刨床多采

2、用液壓傳動，滑枕基本上是勻速運動?；淼姆祷匦谐趟俣却笥诠ぷ餍谐趟俣?。由于采用單刃刨刀加工，且在滑枕回程時不切削，牛頭刨床的。牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率較低。 普通牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2 和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2-3-4-5-6 帶動刨頭6 和刨刀7 作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量和提高切削質量，刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導桿機構。刨

3、刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8 通過四桿機構1-9-10-11 與棘輪帶動螺旋機構，使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H 的空刀距離，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減小電動機容量。 1.2相關設計參數(shù)及設計條件導桿機構運動分析轉速n2(r/min)48機架lO2O4(mm)575工作行程H(mm)600行程速比系數(shù)K1.46為提高工作效率，連桿機構要求具有急回特性，滿足運動要求。 1

4、.3設計任務a. 根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定23個其他形式的執(zhí)行機構（連桿機構），并對這些機構進行分析對比。b. 根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機構的運動尺寸。c. 應用解析法對導桿機構進行運動分析。2.牛頭刨床執(zhí)行機構設計 2.1設計方案的比較選擇根據(jù)原始數(shù)據(jù)和工藝要求，設計方案如下：方案一： 連桿機構中的運動副一般均為低副，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且一般是集合封閉，對保證工作的可靠性有利。連桿上各點的軌跡是不同形狀的曲線，其形狀隨著各構件相對長度的改變而改變，改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律，故連桿機構可滿足一些特定的工作需要，但易產(chǎn)生較大的誤差積累，使

5、機械效率降低，并且連桿及滑塊所產(chǎn)生的慣性力難以用一般的平衡方法加以消除，不宜用于高速運動。方案二： 圖2.2凸輪機構 凸輪機構的最大優(yōu)點是只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿的到各種預期的運動規(guī)律，而且響應快速，機構簡單緊湊。 缺點是凸輪輪廓與推桿之間為點.線接觸，易磨損，凸輪機構制造困難。方案三： 機構自由度為F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩，擺動導桿機構具有急回特性，能承受較大的載荷，傳動平穩(wěn)，沖擊震動較小，結構簡單，尺寸和質量也較小，制造和維修也較容易，成本較低。綜合以上方案，方案三最優(yōu)。 2.2機構的

6、運動分析 運動簡圖如下：機構的尺寸設計：行程速比系數(shù)K=1.46極位夾角 機架距離 導桿長度 曲柄長度 連桿長度 機構運動分析： 要求計算導桿3 的方位角，角速度及角加速度和刨頭5上點E的位移，速度和加速度。 該牛頭刨床為一個六桿機構。先建立一直角坐標系如圖，并標出各桿矢及各桿矢的方位角。其中共有四個未知量、。為求解需建立兩個封閉矢量方程，為此需利用兩個封閉圖ABCA及CDEGC。 （1）求導桿3 的角位移，角速度和角加速度，由封閉形ABCA  可得 寫成復數(shù)形式為（a）展開得 解上述兩式可得 因式中分子分母均為正，故知在第一象限。 式（a）對時間t 求導，注意為變量，有 （b）&#

7、160;展開后可得 再將式（b）對時間t 求導，則有 （c）展開后可求得 （2）求刨頭上點E 的位移，速度和加速度。由封閉形CDEGC 可得 寫成復數(shù)形式為 （d）展開得解之得 由機構簡圖知在第二象限，而 式（d）對時間t 求導可得 （e）解之得 式（e）對時間t 求導可得 （f）根據(jù)上述分析可知，任何形式的矢量方程可以求解兩個未知，可將含有兩個未知數(shù)的矢量方程化為一元代數(shù)方程,至于機構的速度、加速度矢量方程，可以根據(jù)機構的矢量封閉方程式取一階、二階導數(shù)來求解。由計算機的E點位移圖線如下：相關參量由計算機計算如下表：度（º）mrad/sm/srad/s2m/s20102036065.

8、5561067.4668869.71252  65.55610168.93820172.02730175.32660  168.938100.101070.081380.05854  0.101070.171230.209270.23859 0.171230.288790.33202  0.203680-0.1227-0.0383 -0.10180.247700.190760.14715 0.247700.292660.11719-0.0185 0.29267-0.16422-0.13443-0.11113-0.164223.設計小結 通過這次機械原理課程設計，提高了我們綜合運用機械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機械運動實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。掌握了一些常用執(zhí)行機構、傳動機構或簡單機器的設計方法和過