牛頭刨床課程設(shè)計(jì)22246

1、青島理工大學(xué)琴島學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課題名稱(chēng)：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)學(xué) 院：機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化093班學(xué) 號(hào)：學(xué) 生： 指導(dǎo)老師：青島理工大學(xué)琴島學(xué)院教務(wù)處 2011年 6 月 30 日機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū)題目牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析學(xué)生姓名周靖斐學(xué)號(hào)20090201097指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評(píng)語(yǔ)及成績(jī)答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見(jiàn)總成績(jī)： 室主任簽名： 年 月 日摘 要機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基 礎(chǔ)，進(jìn)一

2、步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與 本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法，其中包括選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等。本次課程設(shè)計(jì)的目的在于運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，用創(chuàng)新思想確定出解決工程實(shí)際問(wèn)題的方案及其有關(guān)尺寸，并學(xué)會(huì)將方案繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的能力。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)確定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及動(dòng)力分析，學(xué)會(huì)按任務(wù)進(jìn)行調(diào)研、實(shí)驗(yàn)、查閱技術(shù)資料、設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖等基本技能。在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)運(yùn)用團(tuán)隊(duì)精神，集體解決技術(shù)難點(diǎn)的能力。 目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)2 1.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.22

3、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析32.1速度分析.32.2加速度分析.43 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析73.1運(yùn)動(dòng)副反作用力分析73.2曲柄平衡力矩分析8總 結(jié)9參考文獻(xiàn)101 設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定；對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析。全班分為 3 組，每組12人左右，一組選擇一個(gè)備選方案，然后獨(dú)立繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，進(jìn)行速度、加速度以及機(jī)構(gòu)受力分析，繪制相關(guān)運(yùn)動(dòng)線圖。最后將上述各項(xiàng)內(nèi)容繪制在兩張A1號(hào)圖紙上，并完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。牛頭刨床是一種用于平面

4、切削加工的機(jī)床，如圖1-1a。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2 3 4 5 6 帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱(chēng)工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱(chēng)空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生常率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1 9 10 11 與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)），使工作臺(tái)連同工件做一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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，圖1

5、-1b），而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量a圖b圖圖1-11.1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：見(jiàn)表1.1 表1.1方案導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析603801105400.250.52405064350905800.30.520050724301108100.360.518040方案導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析G4G6PNkgm22007007000801.12208009000801.222062080001001.21.2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1-1 圖1-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析取曲

6、柄位置“6”進(jìn)行速度分析、加速度分析。2.1、速度分析由于構(gòu)件2和構(gòu)件3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故VA2=VA3，大小等于2 lO2A, 方向垂直于O2 A線，指向與2一致。2=2n2/60 （2-1）計(jì)算得： 2=6.28rad/sA2=2lO2A （2-2）計(jì)算得： A3=A2=6.280.11m/s=0.6908m/s （O2A）（1）取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程。 A4 = A3 + A4A3 （2-3）得: 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.005(m/s)/mm ，作速度多邊形如圖2-1。pa4a3圖2-1由圖2-1得： A4

7、=107.2mm*0.005=0.536m/s (O4A向右)因B與A同在導(dǎo)桿4上，由速度影像法 B4/A4= lO4B/ lO4A （2-4）計(jì)算得： B4=0.632m/s而： B5=B4=0.632m/s（2）取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程。得： C5 = B5 + C5B5 （2-5）大小： ? ?方向： 水平 O4B BC取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.005(m/s)/mm ，作速度多邊形如圖2-2。pbc圖2-2由圖2-2得： C=123.8mm*0.005=0.619m/s (水平向右)CB=28.8mm*0.005=0.144m/s2.2、加速度分析因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處

8、的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故aA2n = aA3n其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。 aA2n=22lO2A （2-6）已知： 2=6.28rad/s計(jì)算得： aA3n = aA2n =6.2820.11 m/s2=4.34m/s2取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程。得 aA4 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k + aA4A3r （2-7）大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向: ? BA O4B AO2 O4B（向右）O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點(diǎn)P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm 作加速度多邊形如圖2-3a3ka4Pn4 圖2-3

9、由圖2-3知：aA4=85mm*0.02=1.7m/s2由加速度影象法得：aB4 / aA4= lO4B/ lO4A （2-8）計(jì)算得：aB4=2.004m/s2aB5= aB4=2.004m/s2取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列加速度矢量方程。得： ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5 （2-9）大?。?? ? 方向： 水平 CB BC取加速度極點(diǎn)P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm ，作加速度多邊形如圖2-4所示。pb5n5c5圖2-4由圖2-4得：ac5 =98mm*0.02=1.96m/s2 (方向水平向左)3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析3.1、運(yùn)動(dòng)副反作用力分析取“6”

10、點(diǎn)為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作阻力體如圖3-1所示。FR45FR16圖3-1 阻力體FI6=- G6/gac （3-1）已知： P =7000NG6=600Nac=ac5=-1.96m/s2,計(jì)算得： FI6 =-700/10(-1.96)=442.8N由： F=P+G6+FI6+FR16+FR56=0 （3-2）取極點(diǎn)P”，比例尺N=40N/mm，作力多邊形如圖3-2所示。P”P(pán)FR56G6FI6FR16圖3-2由圖3-2得：FR45=172mm*40 N/mm=6880N（方向沿5桿向右）3.2、曲柄平衡力矩分析（1）分離3、4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析。如圖3-3，對(duì)O4點(diǎn)取

11、矩得：M O4=FR54h54+FR23h23+GhG +FI4hI4+M=0 將數(shù)據(jù)代入式計(jì)算得：FR23=8077N又：F=FR54+FR32+F04x+F04y+G4 +F14=0 取極點(diǎn)P”，比例尺N=50N/mm，作力多邊形。由圖得：FR04x=22*50=1100N Fr04y=29.5*50=1475N（2）對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作力分析如圖3-3所示。FR23FR322圖3-3由圖3-3得：M =FR32*l =680.6 N . m2總 結(jié)本次設(shè)計(jì)以牛頭刨床設(shè)計(jì)為對(duì)象，囊括了各個(gè)構(gòu)件在任意兩個(gè)角度的速度分析、加速度分析，各個(gè)構(gòu)件的受力情況，動(dòng)態(tài)的靜力分析等等。將常見(jiàn)的機(jī)械

12、設(shè)計(jì)整體復(fù)習(xí)整理了一遍，加強(qiáng)了對(duì)本學(xué)期所學(xué)知識(shí)的掌握。結(jié)合設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，現(xiàn)對(duì)牛頭刨床總結(jié)作出如下評(píng)價(jià)：1、行程大小，即主動(dòng)件位于兩側(cè)極限為止時(shí)，刨刀行程 H 在所須的長(zhǎng)度（約在 350mm 左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺(tái)做橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量相同； 2、運(yùn)動(dòng)特性，其行程速比系數(shù)為 K=1.4。這樣可以提高生產(chǎn)率，刨刀快速返回，以減少非工段時(shí)間，有急回特性； 3、傳力特性，此機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角為 87，傳力性能良好； 4、整體運(yùn)動(dòng)空間的大小，即尺寸的范圍大約在 1200mm 左右，寬 900mm 左右。牛頭刨床一般只能加工小型工件，不過(guò)它具有設(shè)計(jì)先進(jìn)，造型美觀，性能可靠，精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)潔，維護(hù)方便等特點(diǎn)，在工作生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛。在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)遇到一些需要反復(fù)操作，重復(fù)性很高的工作，如果能有一個(gè)供反復(fù)操作且操作簡(jiǎn)單的專(zhuān)用工具，工作效率將會(huì)得到很大提高，所以設(shè)計(jì)一個(gè)有好的圖形用戶界面是以后改進(jìn)的重要方向。在這次課程設(shè)計(jì)中，我遇到了很多難題，如何高效率計(jì)算，如何通過(guò)各種渠道高效率的搜索自己想要的資料，如何跟大家最默契的合作，如何用全面的眼光看待整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程等等，這些問(wèn)題在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中被我一一解決，最后圓滿結(jié)束。這次課程設(shè)計(jì)讓我們的每一個(gè)組員都受益頗豐，得到了擬定運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練，并且有