牛头刨床机构设计

目录

1.设计题目……………………………………………………………...................

1.1课程设计的要求…………………………………………………………

1.2工作原理…………………………………………………………………

1.3设计任务’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’

1.4设计数据…………………………………………………………............

2.机构基本参数机机构运动简图………………………………………………...

3.运动分析………………………………………………………………………...

3.1速度分析…………………………………………………………………

3.2加速度分析………………………………………………………………

4. 动态静力分析………………………………………………………………….

4.1取构件5、6基本杆组为示力体………………………………………….

4.2取构件3、4基本杆组为示力体………………………………………….

4.3取杆件2为示力体……………………………………………………….

§1设计题目

1.1课程设计的要求

电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E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2

转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为最小值。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。

1.2工作原理

牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图1为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带

（a）机械系统示意图（b）刨头阻力曲线图

动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。

（c）执行机构运动简图

图1 牛头刨床

1.3设计任务

(1) 根据给定的工作原理和设计数据确定机构的运动尺寸，按照指定位置画出机构运动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。

(2) 导杆机构的运动分析。用图解法求出指定位置处刨头6的位移、速度、加速度及导杆4的角速度和角加速度，计算过程详细写在说明书中。

(3) 导杆机构的动态静力分析。用图解法求出自己作业要求位置处的平衡力矩和功率。

1.4设计数据

题号 3

导杆机构运动分析

转速n2(r/min) 50 机架lO2O4 (mm) 430 工作行程H(mm) 400 行程速比系数K 1.40

§2机构基本参数机机构运动简图

由已知数据经过计算得 由θθ-180180︒+︒=

K 得出θ=30°

224sin(/2)O A O O θ==111.3mm

4(/2)/sin(/2)O B H θ==772.7mm

14/BC O B BC O L L =⨯=231.8mm

444(cos(/2))/2y O B O B O B θ=--=746.4mm §3运动分析

3.1速度分析

由运动已知的曲柄A 点开始，列两构建重合点间速度矢量方程，求构件4上A 点的速度4A v ，因为

ω2=2πn 2/60 rad/s=5.24rad/s

υA3=υA2=ω2·l O2A=5.24×0.111m/s=0.582 m/s （⊥O 2A ） 得

υA4=υA3+υA4A3

大小 ? √ ?

方向 ⊥O 4A ⊥O 2A ∥O 4B

取极点p ，按比例尺μv=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2并求构件4的角速度4w 和构件4上B 点速度B v 以及构件4与构件3上

重合点的相对速度43A A v 。因为

υ A4=pa 4· μv =48×0.01 m/s =0.48 m/s

ω 4 = υA4/ l O4A ·µl =1.10rad/s 其转向为顺时针方向且34w w = υB = ω4·l O4B =1.1×0.7727m/s=0.85m/s 4343A A v v a a μ==0.01×9m/s=0.09 m/s

对构件5上的B 、C 点，列同一构件两点间的速度矢量方程： υC =

υB5 + υCB5

大小 ? √ ? 方向 ∥XX

⊥O 4B ⊥BC c v v pc μ==0.01×83.5m/s=0.835 m/s

5/cb bc w v l ==0.06/0.232rad/s=0.259rad/s

3.2加速度分析

由运动一致的曲柄上A 点开始，列构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A 点加速度4A a .因为

22232222

2(2/60)n A A A o A o A a a a w l n l π====⨯=3.052/m s a A4A3k =2ω3υA4A3=2×1.1×0.09=0.1982/m s a A4n =ω42×l O4A =1.12×0.528=0.6372/m s

25n cb cb a w l ==0.2722×0.232=0.0172/m s

所以

a A4 = a A4n + a A4t = a A3 + a A4A3k + a A4A3r