课程设计牛头刨床说明书

课程设计牛头刨床说明书 设计题目:牛头刨床设计 学 院:机电工程学院 班 级: 学 号: 设 计 者: 指导教师: 日 期: 1 目录 一、机械原理课程设计任务书 ...................................................... 3 二、连杆机构对比 .......................................................................... 5 1. 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 a ..................................................................................................................................... 5 2.方案b..................................................................................................................................... 6 三、机构尺寸 .................................................................................. 6 四、导杆机构的运动分析 .............................................................. 8 1.图解法.................................................................................................................................... 8 1)速度分析 ..................................................................................................................... 8 2)加速度分析 ............................................................................................................... 10 2.解析法.................................................................................................................................. 13 五、凸轮机构设计 ........................................................................ 14 1)确定凸轮机构的基本尺寸 ............................................................................ 14 2)凸轮廓线的绘制 ................................................................................................................. 19 六、小结 ....................................................................................... 20 参考文献 ....................................................................................... 20 2 牛头刨床说明书 一、机械原理课程设计任务书 1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。下图为其参考示意图。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。 2设计要求: 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，要求导杆机构的最大压力角应为最小值;凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。 3设计数据 牛头刨床说明书 (r/min) 48 转速n2导杆 机架l(mm) 380 O2O4机构 工作行程H(mm) 300 运动 行程速比系数K 1.40 分析 连杆与导杆之比 0.3 从动件最大摆角ψ 15? max 从动件杆长 (mm) 135 lO9D 许用压力角 [,]38? 凸轮 推程运动角 机构 ,70? 0 设计 远休止角 ,10? s ,回程运动角 ,70? 0 4设计内容及工作量: 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。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。 3、导杆机构的运动分析。将导杆机构放在直角坐标系下，建立参数化的数学模型。利用solidworks/cosmosmotion等软件分析并绘制出刨头6的位移、速度、加速度及导杆4的角速度和角加速度运动曲线，并打印上述各曲线图。要求将参数化建模过程详细地写在说明书中。 4、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r、o机架l和滚子半径r)，并将运算结果写在说明书中。 O2O9r 5、编写设计说明书一份。应包括设计- 4 -任务、设计参数、设计计算过程等。 牛头刨床说明书 二、连杆机构对比 1.方案a 机构具有确定运动，F=3*5-2*7=1，曲柄为机构原动件。此方案以滑块机构替代转动机构，增加了摩擦，以曲柄机构带动的刨刀需加一个较大的力。动力性能较差。 牛头刨床说明书 2.方案b 机构具有确定运动，F=3*5-2*7=1,曲柄为机构原动件。与原方案相比，冲击震动较大，零件易磨损，维护较难，对设备要求较高，导致成本增加。 三、机构尺寸 导杆机构尺寸 根据原始数据，行程速比系数K=1.40，则原动件杆4的极位夹角 k,1 ,,180:，,30:k，1 ,曲柄2 l,lsin,90.59mmO2AO2O42 H310导杆4 l,,,579.56mmO4B,2sin16.83:2sin2 l,l，0.3,173.87mm连杆5 BCO4B 机构简图 牛头刨床说明书 最终算出各尺寸， 运用AutoCAD画出机构简图(比例=0.5) 牛头刨床说明书 四、导杆机构的运动分析 1.图解法 1)速度分析 ,,2(mm/mm)红色实线表示机构的左右极限位置～黑实线为一般位置～。 l A，A，AA2342速度分析从A点开始，取重合点进行求解。已知点的速度 2n,2v,v,l,，l,0.46m/s ,A3A22O2AO2A60 牛头刨床说明书 OAw22其方向垂直于,指向与的转向一致。 A及A23由运动合成原理可知，重合点有 v,v，v A4A3A4A3 方向: ? ,OA,OAOA424 大小: ? ? ? ,,0.05(m/s)/mmv取极点p，按比例尺作速度图(与机构简图绘在同一图样上)，如图所示: wv1B求出构件4(3)的角速度和构件4上B点的速度以及构件4与构件3上 vA4A3重合点A的相对速度。因为 牛头刨床说明书 ____ v,,pa,0.05，4.9134m/s,0.25m/svA44 v0.25A4导杆4角速度w,,rad/s,0.59rad/s且w,w(顺时针) 434l0.4212O4A v,wl,0.59，0.57956m/s,0.34m/s B4O4B ____ 所以 v,,aa,0.05，7.781m/s,0.39m/svA4A343 对构件5上B、C点，列同一构件两点间的速度矢量方程 v,v，v CBCB 方向: ? //水平轴,BC 大小: ? ? ? ____ (刨头6速度) v,,pc,0.05，6.328m/s,0.32m/svC v0.05，1.009CBw,,rad/s,0.29rad/s 5l0.17387BC '刨头6位移 S,,CC,1，70.78mm,70.78mml6 2)加速度分析 A，A，A234由运动已知的曲柄上A()点开始，列两构件重合点间加速度矢量方 aA4程，求构件4上A点的加速度。因为 22n,,,n222 a,a,a,wl,，0.09059,2.29m/s,,AAAOA2322260,, n2222a,wl,0.59，0.4212m/s,0.15m/s AOA444 k22a,2wv,2，0.59，0.39m/s,0.46m/s AAAA43343 n2222a,wl,0.29，0.17387m/s,0.015m/s CBCB5 牛头刨床说明书 所以 ntkra,a，a,a，a，a 44434343AAAAAAAA大小: ? ? ? ? ? A? A? // 方向: O,OAO,OAOA44244 2',,0.05(m/s)/mmpa取极点，按比例尺作加速度图(与机构简图和速度分析矢量图绘在同一图样上)，如图所示: aBSa用影像原理求得构件4上B点和质心点的加速度和，用构件4上A点S ta,A44的切向加速度求构件4的角加速度。因为 ______''22a,,pa,0.05，7.0374m/s,0.35m/s aA44 ______''22a,,pb,0.05，20.2m/s,1,01m/s aB 牛头刨床说明书 2 a,0.5a,0.505m/sBS4 所以 ta0.05，6.4922A4构件4的角加速度 ,,,rad/s,0.77rad/s(顺时针)4l0.4212OA4 nta,a，a，a CBCBCB 大小: , ? ? , 方向://水平轴 ? C?B ,BC ______''22a,,pc,0.05，9.2m/s,0.46m/s刨头6的加速度 aC ta0.05，20.9722CB ,,,rad/s,6.03rad/s5l0.17387BC 牛头刨床说明书 2.解析法 通过Solidworks 及Cosmosmotion建立机构仿真模型, 可得出 刨头6的位移曲线图 牛头刨床说明书 刨头6的速度曲线图 刨头6的加速度曲线图 五、凸轮机构设计 1)确定凸轮机构的基本尺寸 选推杆的运动规律为二次多项式运动规律，即等加速等减速运动规律。其运动规律表达式为: 220/2,,,,,,,,,2/0max0:等加速段: () 牛头刨床说明书 22,,,/2,,,,,,,,,,,2()/00maxmax00等减速段: () 由以上两个表达式求得: 4,d,max,,20/2,,,,d,,00 () 4,d,max,,(),,02,,,/2,,d,,000 () 最大摆角时有: 0,4,d4，150max L,L，,,135，，35,5822d70:,,0 如所示为摆杆盘形凸轮机构同向转动的尖底摆杆盘形凸轮机构，当推程尖 B,,,10底与凸轮轮廓上任一点接触时，摆杆摆角为为摆杆的初始摆角，P点为 ,,摆杆和凸轮的相对瞬心，此时机构的压力角和传动角如图所示。由于摆杆和 凸轮在瞬心点P的速度相等得: d,d, dtdt(a+OP) =OP， (1) d, d,则 OP/(OP+a)= 。 (2) d,将(1)式分子分母同乘整理得: d,d, dd,,OP(1-)=a (3) 由式(3)求出OP代入式(1)右边得: d, d, a+OP=A/(1-) (4) B1在三角形AP中由正统定理有: aOPL，,00sin(90)sin(90),,,,，,,,0 (5) 将式(4)代入式(5)中得: aLdd(1/),,,,coscos()，，,,,,0 (6) 0,,,,90用代入式(6)中得: 牛头刨床说明书 aLdd(1/),,,,sinsin(),,,,,,0 (7) CB,OAC,PAB1111过点O作O//P，则?，再由式(2)得 OPd,,,BCLL11,OAC1，aOPd, ，等式(7)正是的正弦定理。将等式(6)中的cos()a，，,,0展开得: d,L(1),d,cot()[]，,,,,,0asin()，,,a0tan= (8) d,La(1)cos[],d,,,cos([])a，，,,0由等式(8)求得 (9) d,L(1),ad,,0sin()sin([]),,[]90[],,,,,,,,0将代入式(9)得: (10) Ba,[],1如果在图中所示位置的接触点处的压力角正好满足，比较式(10) OC1和式(7)可知，直线便是在此位置时满足式(10)以等到式成立的边界。可以证 OC1明直线左边的阴影所示区域为保证摆杆运动规律和摆杆长度不变的a和,(,)ar00的解域。在推程的各个位置都有这样的解域，这些解域的交集便是推程 ,(,)ar00时a和的解域。 牛头刨床说明书 牛头刨床说明书 ds'tan[]aad,,回程时， <0，压力角a<0，传力条件变成-tan，由此可导出满足传力条件性能的条件: ds'La(1)cos([],,d,,'cos([])a,,,,0 (11) '0'[]90[],,,,将代入式(11)得: dsL(1),a,d,''sin()cos([])，，,,,,0 (12) ,(,)ar00同理出可以求出回程时的a和的解域，推程和回程的解域的交集便 ,(,)ar00是该凸轮机构保证传力性能好的a和的解域，如图所示的是一个用作图 牛头刨床说明书 ,(,)arLdd(/),,,,00法求出的同向型凸轮机构的a和的解域。由图可知，的线 ABB11图是在摆杆的各个以A为圆心的以L=为半径的圆弧线上取点如图中，推 ABBCLdd,(/),,CC11111内侧量取线段，得，过作程时沿着此位置时的摆杆直线 CCABAB[],1111直线使之与直线倾斜角;同理，回程时也可沿着摆杆直线外侧 ''''ABBCLdd,(/),,CCC111111量取回程时的线段，得，作直线使之与直线反向 'B[],1倾斜角。一般地,阴影区由多个位置时的边界线围成，显然，选取的点数 ,(,)ar00多，a和的解域就精确。这要，凸轮的转动中心O可以在阴影区域内选 rOB,00， 。 择，连接OA便得到待求的基本尺寸a=OA r,0如图所示求得的机架长度a=152.08mm, 58mm。 rrrr0r选取凸轮机构为滚子从动件凸轮机构。滚子半径=0.1，取=5.8mm。 2)凸轮廓线的绘制 ?选定角度比例尺，摆杆的角位移曲线，如图所示，将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成若干等分。 r0?选定长度比例尺，作以O为圆心以OB=为半径的基圆;以O为圆心，以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆。 ,?自A点开始沿-方向把机架圆分成与图中横坐标相应的区间和等分，得AAA,,...AAA,,...123123点，再以为圆心，以AB=L为半径作弧与基圆交于点''''''BBB,,...ABABAB,,...123112233，得线段。 ''',,,,,...ABABAB,,...123112233?自线段开始，分别作，使它们分别等于图中 ABABAB,,...112233对应的角位移，得线段。 ABABAB,,...112233?将点连成光滑曲线，它就是所求理论轮廓线。 ?实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出，如图所示(红色)。 牛头刨床说明书 六、小结 通过这次课程设计，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的 能力。对平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学们激烈讨论，团结合作，最终完美的实现了预期的目的，大家都收益匪浅，也对这次经历难以忘怀。其次通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及其内部个传动机构以及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步详细精确话的了解，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。 参考文献 ..孙恒 陈作模 葛文杰主编 机械原理 第七版 北京 高等教育出版社 2009 牛头刨床说明书