机械原理牛头刨床设计ppt

aA
4
u 2 P a 4 0 . 8339 m / s
' ' ' 2
2
aB u2P b W4
' '
O 4 B 0 . 595 m / s CB 0 . 032 m / s
t
2
a CB u 2 b c W 5 a C a B a CB
n
2
a CB
方案（e）由凸轮机构和摇杆滑块机构所组成。由于凸 轮与摇杆滚子也为高副接触，在工作行程开始也会突然 受到较大切削力冲击，由此引起附加动载荷，致使凸轮 接触表面的磨损和变形加剧。当然，此方案的优点是： 容易通过凸轮轮廓设计来保证执行件滑块在工作行程中
作匀速运动。
2、设计参数的确定:
• 根据运动设计要求 （K=2），可得到 该机构的极位夹角 为:
• 由运劢已知，曲柄上A(A2,A3,A4) • 点开始，列两构件重合点间速度适 量的方程，求构件4上A点的速度VA4
•
VA VA W2 O2 A
2 3
2 n 2 60
O 2 A 0 . 55 m / s
VA VA VA
4 3
4
A3
• 大小 • 方向
？ √ ? ┴O4A ┴O2A ∥O4A
• 弧上截取E5D5= E’5D’5得点D5 ，在OD6为半径 的圆弧上截取E6D6= E’6D’6得点D6 ，在OD7为 半径的圆弧上截取E7D7= E’7D’7得点D7 ，在 OD8为半径的圆弧上截取E8D8= E’8D’8得点D8 ， 在OD9为半径的圆弧上截取E9D9= E’9D’9得点 D9 ，在OD10为半径的圆弧上截取E10D10= E’10D’10得点D10 ，在OD11为半径的圆弧上截 取E11D11= E’11D’11得点D11 ，在OD12为半径 的圆弧上截取E12D12= E’12D’12得点D12 ，在 OD13为半径的圆弧上截取E13D13= E’13D’13得 点D13。将D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、 D8、D9、D10、D11、D12、D13连成曲线便得到凸 轮轮廓曲线。
10机械（一）班 沈水亮 2010043505
机械原理 课程设计说明书
设计题目：牛头刨床
• • • • • • • • 目 录 一. 设计题目 二. 牛头刨床机构简介 三.机构简介不设计数据 四. 设计内容 五. 体会心得
一. 设计题目
• 1）为了提高工作效 率，在空回程时刨 刀快速退回，即要 有急会运劢，行程 速比系数在1.46。 • 2）为了提高刨刀的 使用寿命和工件的 表面加工质量，在 工作行程时，刨刀 要速度平稳，切 • 削阶段刨刀应近似 匀速运劢。 • 3）曲柄转速在 48r/min,刨刀的行程 H在310mm，切削 阻力约为4500N， 其变化规律如图所 示。
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1 . 055 m / s
O4 A u 1 A 4 A 3 0 . 2184 m / s
V B W 4 O 4 B 0 . 564425 V
A4 A 3
• 对构件5上B,C点，列同一构建两点间的速度矢量方 程： • Vc=VB+VcB • 大小 ？ √ ? • 方向 ∥x ┴O4B ┴BC
180

k 1 k 1
180

1 . 46 1 1 . 46 1
33 . 66

运算简图
尺寸计算 经计算得：O4B=535mm y=143mm O2A=110mm O2O4=380mm H=310mm BC=133.75mm
3，运动分析之机构运动简图
4，运动分析之速度分析(图解法)
根据对牛头刨床主体刨削运动特性的要求，可 以列出以下几个运动方案:
方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。结构最为简单，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。
• 大小 • 方向
？ ∥X
√ √ ？ ┴O4B C→B ┴BC
a C u 2 P c 0 . 9181 m / s
' '
2
动态静力分析(图解法,不考虑摩擦)
• 计算刨头惯性力为：F =-Ga=70×1.75=122.5N， 取力比例尺F=50N/mm。按基本杆组分析如 下
动态静力分析(RRP杆组)
方案（b）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（a） 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（a）更大。
方案（c）由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。 该方案克服了方案（b）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。
三.机构简介与设计数据
• 设计仸务 • 完成实现所要求功能的方案分析，至少提出三种方案， 并绘制三种方案的机构运劢简图，并对丌同方案进行 评价 • 用图解法对给定的位置实现运劢分析和力分析 • 用解析法实现机构的运劢学分析 • 用图解法设计凸轮机构
1，设计 方 案分析与比较
• 由设计要求可知，刨削主体机构系统的 特点是: 在运动方面，有曲柄的回转运 动变换成具有急回特性的往复直线运动， 且要求执行件行程较大，速度变换平缓； 在受力方面，由于执行件（刨刀）受到 较大的切削力，故要求机构具有较好的 传力特性。根据对牛头刨床主体刨削运 动特性的要求，可以列出以下几个运动 方案:
二. 牛头刨床机构简介
• 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。 刨床工作时, 如图(1-1）所示，由导杆机构 2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨 头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此 时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，刨 刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高， 以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的 导杆机构。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。
V CB u 1 bc 0 . 065 m / s V C u 1 Pc 0 . 5568 m / s W 5 V CB / BC 0 . 486
运动分析之加速度分析(图解法)
• 由运劢已知，曲柄上A(A2,A3,A4) • 点开始，列两构件重合点间速度适量的方程，求构件
如下图，对O4点取矩，可计算出FR23
F R 54 l1 F I4 l 2 F R 23 l 3 G 4 l 4 0
由左图可求得 FR23＝N， 由右图可得出驱动力矩 Mb=FR32×l1=N.m
四，设计内容
• • • 凸轮机构设计 设计过程： 1）根据给定的r0=40mm和摆杆位置画出从劢件 的初始位置O9D0，再根据--线图画出从劢件的一系 位置O9D’1 、O9D’2 、O9D’3 、O9D’4 、 O9D’5、、O9D’6 、O9D’7、O9D’8、 O9D’9 、O9D’10 、O9D’11 、O9D’12 、 O9D’13 、O9D’14，使得∠D0O9D’1 =1、 ∠D0O9D’2 =2 、∠D0O9D’3 =3、∠D0O9D’4 =4 、∠D0O9D’5 =5、、∠D0O9D’6 =6 、 ∠D0O9D’7 =7、∠D0O9D’8 =8、∠D0O9D’9 =9 、∠D0O9D’10 =10 、∠D0O9D’11 =11 、 ∠D0O9D’12 =12、∠D0O9D’13 =13 、 ∠D0O9D’14 =14。
运动分析之程序设计要点
• 首先对机构的杆组进行分析，可知该机构是 由一个原劢件加两个二级组RPR和RRP构成 • 对原劢件和二级组进行运劢分析，并写出子 程序(在设计指导书中已提供) • 将各子程序进行拼装后调试，来获得机构在 各个位置的运劢参数(主程序，需自己完成) • 主要搞清楚程序应用时各构件和运劢副编号 在程序中的意义 • 程序设计语言丌限
4上A点的j加速度 A4
a
aA aA W
2 3
2 2
O2 A (
2 n 2 60
) O 2 A 2 . 776 m / s
2 2
2
a a
n A4 k
W
2 4
O 4 A 0 . 533 m / s
4
A4 A 3
2W 3 V A
n A4
A3
0 . 461 m / s
对于该杆组，对杆4对5的拉力FR45，刨头的惯性力 FI6，床身对刨头的支持力N，刨头的重力G6，切削 阻力P，且满足
F R 45 F I 6 P G 6 0
由图量得lFR45＝142.5mm，即拉力FR45＝7125N。
动态静力分析(RPR杆组)
对于该杆组，对杆5对4的拉力FR54=FR45，杆2对滑块3的作用 力FR23，杆4的惯性力FI4，惯性力矩为M4，机架对4的作用力 可分解为FR14x和FR14y，其中
k A4 A 3
2
aA a
4
a
t A4
aA a
3
a
R A4 A 3
• 大小 √ ？ √ √ ？ • 方向 A→O4 ┴O4A A→O2 ┴O4A ∥O4A
• 取极点P‘，按比例u2=0.01(m/s2)/mm做加速度图， 如下图所示，构件4上B点和质心S4点的加速度aB和 as4。用构件4上的A点切向加速度aTA4求构件4的角 加速度a4
五，心得体会
• • • • • • 通过几天日日夜夜的奋斗，在老师亲切地指导下，在同学们的密 切配合下，当然也有自己的劤力和辛酸,这仹课程设计终于完成了,心里 无比的高兴,因为这是我们 劤力的结晶. 在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的毛病， 仅就计算机辅劣绘图而言，操作的就远远丌够熟练，与业知识也丌能 熟练应用。但是通过这次实践设计，我觉得我有了很打的提高。 其次，通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并初步掌 握了一些设计数据的计算方法； 再次，自己的计算机绘图水平也有了一定的提高，并对所学知识 有了进一步的理解。 当然，作为自己的第一次设计，其中肯定有太多的丌足，希望在 今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，与业知识日益 深厚。 我在这次设计中感到了合作的力量，增强了自己的团队精神。这 将使我受益终生。