牛头刨床的运动分析及力分析

前言 辽 宁 科 技 学 院 机械原理课程 想要cad图的 加QQ：499471920 目：牛头刨床的运动及力分析 班级： 姓名： 学号： 指导老师: 前言 在当今这个高新技术的社会中，计算机制图(AUTO-CAD)已经广泛应用到教学领域，然而，在牛头刨床设计这个教学领域中主要以实物、文字、原理为主。为了使更多的人能够学好并掌握这门学科，在本设计说明中插入了很多图片、文字、原理与CAD制图等，以便于我们的理解和学习。 本说明书是根据高等学校机械制造、机械设计、机电一体化、模具设计与制造、纺织机械的机械工程专业的教材《机械原理课程设计指导书》编写。全说明共三部分、七章。第一部分为牛头刨床的基本机构，用最简单明了并且直观的方式阐述了牛头刨床的主要机构及运动情况；第二部分为牛头刨床的工作原理，主要包括牛头刨床的工作行程和空回行程；第三部分为设计数据分析，主要内容包括机构的运动分析、机构的动态静力分析等。 在本说明说的编写过程中，力求贯彻少而精、理论联系实际的，在较全面地阐述有关牛头刨床基本内容的基础上，力求反映我国机械行业发展的最新情况。在具体讲述牛头刨床时侧重于基本原理而不过多涉及具体结构，在机构传动的讲述中，既考虑到其内容的独立性和完整性，又考虑到它与机械原理方面的共同点，力求使读者看完本说明书后，能真正掌握牛头刨床的主要结构和设计方法。本说明书元件的图形符号、回路和系统原理图采用国家最新图形符号绘制。 编者： 目录 前言 ……………………………………………………………………… 1 第一章 概述……………………………………………………………… 3 §1-1 牛头刨床课程设计的目的…………………………………………… 3 §1-2 牛头刨床课程设计的任务…………………………………………… 3 §1-3 牛头刨床课程设计的内容…………………………………………… 3 第二章 牛头刨床的机构简介…………………………………………… 4 §2-1 牛头刨床的主要结构………………………………………………… 4 §2-2 牛头刨床的运动情况………………………………………………… 4 第三章 牛头刨床的工作原理…………………………………………… 5 §3-1 牛头刨床的工作原理………………………………………………… 5 第四章 牛头刨床的设计数据分析……………………………………… 6 §4-1 导杆机构的运动分析………………………………………………… 6 §4-2 导杆机构的动态静力分析…………………………………………… 11 鸣谢 ………………………………………………………………………13 参考文献…………………………………………………………………14 第一章 概述 §1-1 牛头刨床课程设计的目的 牛头刨床课程设计是我们学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是机械原理课程的一个教学环节。其目的在于进一步加强我们所学的理论知识，培养我们独立解决有关本课程实际问题的能力，使我们对于机械运动学和动力学的分析与设计。有一较完整的概念，具体计算、AUTO-CAD制图和使用技术资料的能力。在此基础上，初步掌握牛头刨床的设计，并能使用AUTO-CAD解决设计中的技术问题。 §1-2 牛头刨床课程设计的任务 牛头刨床课程设计的任务是对导杆机构进行运动分析、静力分析，在此基础上，进行设计；及对各机构进行运动设计。要求我们根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书等。 §1-3 牛头刨床课程设计的内容 牛头刨床课程设计的内容包括导杆机构的运动分析及导杆机构的静力分析，在此基础上，对导杆进行速度分析以及加速度分析。 第二章 牛头刨床的机构简介 §2-1 牛头刨床的主要结构 图2-1 牛头刨床主要结构 如图所示，1、工作台，用于放置加工工件。2、刀架，用于安装并放置刨刀。3为滑枕。4、曲柄摆杆机构。5、摆杆齿轮。6、带传动机构。7、电动机。8、床身。9、齿轮变速机构。10、圆盘。11、销子。12、曲柄连杆机构。13、棘轮机构。 §2-2 牛头刨床的运动情况 电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄和固结在其上的凸轮。刨床工作时，由导杆机构带动刨头和刨刀做往复运动。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，以减少电动机容量和提高切削质量；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。刨刀每切削完一次，利用空回形成的时间，凸轮通过四杆机构与棘轮带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。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。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，固需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。 第三章 牛头刨床的工作原理 §3-1 牛头刨床的工作原理 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。 第四章 牛头刨床的设计数据分析 §4-1 导杆机构的运动分析 设计数据：曲柄位置图的做法取1和8'为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和重点所对应的曲柄位置，其余2、3……12等，是由位置1起，顺2方向将曲柄圆周做12等分的位置。 已知：n2=60r/min. LO2O4=380mm. LO2A=110mm. LO4B=540mm. LBC=0.25·lO4B=135mm ω2=2πn/60=6.28rad/s 解： 7’点位置 1．​ V分析 1) VA4= VA3 + VA4A3 大小 ？ √ ？ 方向 √ √ √ VA3=VA2=lO2A×ω2=0.11×6.28=0.6908m/s 取μV=5mm/s/mm VA4A3=μV·a3a4=5×124.81=624.05mm/s VA4=μV·Pa4=5×59.25=296.25mm/s ω3=ω4=VA4/lo4A =296.25/414.32=0.715rad/s 2）VC=VB+VCB 大小 ？ √ ？ 方向 √ √ √ VB=lO4B·ω4=540×0.715=386.14mm/s VCB=μV·BC=5×20.19=100.95mm/s ω5=VCB/lBC=100.95/135=0.748rad/s VC=μV·PC=5×75.62=378.1mm/s 2.a分析 aA4n+ aA4t= aA3+ aa4a3K+ aa4a3r 大小 √ ？ √ √ ？ 方向 √ √ √ √ √ aA3=aA2=lo2A·ω22 =110×6.282=4338.22mm/s2 aa4a3k=2ω3·VA4A3 =2×0.715×624.05=892.39mm/s2 aA4n=lo4A·ω42 =414.32×0.7152=211.81mm/s2 aA4t=μa×a4’’a4’=20×151.02=3020.4mm/s2 a4=μa×p’a4’ =20×151.4=3028mm/s2 α4=aA4t/Lo4a =3020.4/414.32=7.29rad/s2 α4=α3 ac = ab + acbn + acbt 大小 ? √ √ ? 方向 √ √ √ √ ab=a4/lo4a×lo4B =3028/414.32×540=3946.51mm/s2 acbn=lbc·ω52 =0.7482×135=75.488mm/s2 acbt=μa×c’’c’=20×37.91=758.2mm/s2 ac=μa×p’c’=20×191.81=3836.2mm/s2 §4-2 导杆机构的静力分析 对7’位置，静力分析： 取5和6杆位置 ΣF=0 P + G6 + F16 + F45 = 0 大小 √ √ ? ? 方向 √ √ √ √ μF=50N/mm F16=μFlf16=50×21.45=1072.5N F45=μFlf45=50×140.19=7009.5N 取3.4杆：ΣM=0 μF=50N/mm F45=F54=7009.5N F23=8899.06N F14=50×53.63=2681.5N 取2杆： ΣM=0 M=F32×d=8899.06×45.85=408.02N·m ω2=6.28rad/s VA3=0.6908m/s VA4A3=624.05mm/s VA4=296.25mm/s ω3=ω4 =0.715rad/s VB=386.14mm/s VCB=100.95mm/s ω5=0.748rad/s VC=378.1mm/s αA 3=αA2 =4338.22mm/s2 aa4a3k=892.39mm/s2 aA4n=211.81mm/s2 aA4t=3020.4mm/s2 a4=3028mm/s2 α4=α3 = 7.29rad/s2 ab=3946.51mm/s2 acbn=75.488mm/s2 acbt=758.2mm/s2 ac=3836.2mm/s2 F16=1072.5N F45=7009.5N F45=F54=7009.5N F23=8899.06N F14=2681.5N M=408.02N·m 参考书目 <1>机械原理课程作业指导书 罗洪田等编，人民教育出版社，1964。 <2>机械原理（1965年删订本）黄锡恺主编，人民教育出版社，1965。 <3>机械原理 西安交通大学机械原理及零件教研室编，1982。 <4>机械原理 孙桓主编，人民教育出版社，1982。 <5>机械原理 天津大学主编，人民教育出版社，1979。 <6>渐开线齿轮变位系数的选择 朱景梓主编，人民教育出版社，1982。 <7>C.H.Suh,C.W.Raddcliffe:Kinematics and Mechanisms Design。 鸣谢 通过本次的课程设计，有力的巩固了三年来所学的专业知识，并使我们对所学的知识有了更加深刻的了解。同时，通过本次课程设计，亲身体验到理论与实践相结合的重要性。在与同学的共同设计中懂得了：团结就是力量和自力更生的更深刻的内涵。 在设计的内容上，虽然对主要部分进行了深入的学习，但在某些环节上，如对AUTO-CAD具体图标的应用等，由于种种原因没有加以深入研究。对软件部分没有深刻分析，在某种程度上依然存在缺陷。所以还需不断学习，不断研究，才能提高自己的实际能力。 在课程设计过程中，受李国庆、张威老师指导，还有和同学一起探讨后才使设计得以顺利完成。在此表示衷心的感谢！ 2011-1-6