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牛头刨床 机械原理课程设计-高分作业.docx

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.81M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    一、概论
    1.1 工作原理
    1.2 设计要求
    1.3设计数据
    二、其他运动方案设计
    2.1方案一 曲柄摇杆机构
    2.1.1机构简图：
    2.1.2 传动特点与运动循环图：
    2.2 方案二 偏置曲柄滑块机构
    2.2.1机构简图：
    2.2.2 传动特点与运动循环图
    三、执行机构的运动尺寸
    3.1 图解法设计过程
    3.2 设计结果
    3.3 方案选择
    四、导杆机构分析
    4.1 位置1和7
    4.2 位置2和8
    4.2.1 位置2
    4.2.2 位置8
    4.3 位置3和9
    4.3.1 位置3
    4.3.2 位置9
    4.4位置4和10
    4.4.1位置4
    A.运动分析
    B.动态静力分析
    4.4.2位置10
    A.运动分析
    B.动态静力分析
    4.5 位置5和11
    4.6 位置6和12
    4.6.1 速度分析
    五、解析法导杆机构运动分析
    六、数据汇总与可视化
    6.1 数据汇总
    6.1.1 图解法数据汇总
    6.1.2 解析法数据汇总
    6.2数据可视化
    6.2.1刨头位移
    七、飞轮设计
    八、运动仿真及模拟
    九、总结与反思
    十、参考文献
    附件
    机械原理课程设计说明书 牛头刨床设计
    机械原理课程设计 牛头刨床设计 目录 一、概论....................................................................................................................... 3 1.1 工作原理......................................................................................................3 1.2 设计要求......................................................................................................4 1.3 设计数据......................................................................................................4 二、其他运动方案设计............................................................................................... 5 2.1 方案一 曲柄摇杆机构................................................................................5 2.1.1 机构简图.............................................................................................. 5 2.1.2 传动特点与运动循环图..................................................................... 5 2.2 方案二 偏置曲柄滑块机构........................................................................6 2.2.1 机构简图.............................................................................................. 6 2.2.2 传动特点与运动循环图..................................................................... 6 三、执行机构的运动尺寸........................................................................................... 7 3.1 图解法设计过程.......................................................................................... 7 3.2 设计结果...................................................................................................... 8 3.3 方案选择...................................................................................................... 8 四、导杆机构分析....................................................................................................... 9 4.1 位置 1 和 7...................................................................................................9 4.2 位置 2 和 8.................................................................................................17 4.3 位置 3 和 9.................................................................................................24 4.4 位置 4 和 10...............................................................................................32 4.5 位置 5 和 11...............................................................................................40 4.6 位置 6 和 12...............................................................................................44 五、解析法导杆机构运动分析................................................................................. 54 六、数据汇总与可视化............................................................................................. 56 6.1 数据汇总....................................................................................................56 6.2 数据可视化................................................................................................56 七、飞轮设计............................................................................................................. 58 1
    机械原理课程设计 牛头刨床设计 八、运动仿真及模拟................................................................................................. 60 九、总结与反思......................................................................................................... 61 十、参考文献............................................................................................................. 62 附件............................................................................................................................. 63 2
    机械原理课程设计 牛头刨床设计 一、概论 1.1 工作原理 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图 a）所示。电动机经过皮带 和齿轮传动，带动曲柄 2 和固结在其上的凸轮 8。刨床工作时，由导杆机构 2－3 －4－5－6 带动刨头 6 和刨刀 7 作往复运动。刨头左行时，刨刀不切削，称为空 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运动的导杆机 构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮 8 通过四杆机构 1－9－10 －11 与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以 便刨刀继续切削。刨头在工作过程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有 一段 0.05H 的空刀距离，见图 b），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转动，故需安装飞 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。 图 1.1.1：牛头刨床示意图 图 1.1.2:空刀距离 图 1.1.3：执行机构运动简图 3
    机械原理课程设计 1.2 设计要求 步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 牛头刨床设计 内容 运动方案设计 确定执行机构的运动尺寸 进行导杆机构的运动分析 对导杆机构进行动态静力分析 绘制刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线 飞轮设计 编写设计说明书 利用 SolidWorks 软件建模，进行运动仿真及模拟验证 1.3 设计数据 方案 1 转速 n2（r/min） 48 机架 lO2O4(mm) 380 工作行程 H(mm) 310 行程速比系数 K 1.46 连杆与导杆之比 0.25 lBC/ lO4B 2 49 350 300 1.40 3 50 430 400 1.40 4 52 360 330 1.44 5 50 370 380 1.53 6 48 400 250 1.34 7 47 390 390 1.50 8 55 410 310 1.37 9 60 400 310 1.46 10 50 450 300 1.40 11 55 430 300 1.40 12 49 360 300 1.44 13 50 400 380 1.50 14 48 400 300 1.50 0.3 0.36 0.33 0.3 0.32 0.33 0.25 0.3 0.36 0.3 0.25 0.36 0.3 15 60 380 310 1.46 0.28 表 1 导杆机构运动分析数据 表 2 导杆机构的动态静力分析数据 方案 1，2，3 4，5，6 7，8，9 10，11，12 13，14，15 lO4S4 xS6 mm 0.5lO4B 0.5lO4B 0.5lO4B 0.5lO4B 0.5lO4B 240 200 180 220 260 方案 δ 1-5 6-10 11-15 0.15 0.15 0.16 nO’ r/min 1440 1440 1440 yS6 G4 G6 N 700 800 620 750 850 200 220 220 250 240 50 50 40 50 50 P 3500 4500 4000 3000 4500 JS4 ρ yp φ mm kg.m2 mm ° 80 30 30 80 30 100 80 30 30 100 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 10 10 10 10 10 表 3 飞轮转动惯量的确定 z1 zO" z1’ 10 13 15 20 16 19 40 40 50 4 z2 30 39 45 JO2 JO1 JO" JO’ Kg.m2 0.5 0.5 0.5 0.3 0.4 0.3 0.2 0.25 0.2 0.2 0.2 0.2
    机械原理课程设计 牛头刨床设计 二、其他运动方案设计 2.1 方案一 曲柄摇杆机构 2.1.1 机构简图： 2.1.2 传动特点与运动循环图： 图 2.1.1：曲柄摇杆机构简图 由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联而成，在传力特性和执行件的速度变化 方面比偏置曲柄滑块机构有所改进，但在曲柄摇杆机构中，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偏置曲柄滑 块机构更大。 图 2.1.2：曲柄摇杆机构运动简图 图 2.1.3：曲柄摇杆机构运动循环图 5
    机械原理课程设计 牛头刨床设计 2.2 方案二 偏置曲柄滑块机构 2.2.1 机构简图： 图 2.2.1：偏置曲柄滑块机构简图 2.2.2 传动特点与运动循环图 机构的基本尺寸，曲柄长度为 a，连杆长度 b，偏心距为 e。该方案结构简 单，具有急回特性，由于 增大 a 和 e 或者减小 b 均使行程速比系数 K 增大。但是，增大 e 或减小 b 会使滑块速度变化剧烈，最大速度、加速度和动载荷增加，且会使最小传动角γ 减小，传动性能变差。 图 2.2.2：偏置曲柄滑块机构运动简图 图 2.2.3：偏置曲柄滑块机构运动循环图 6
    机械原理课程设计 牛头刨床设计 三、执行机构的运动尺寸 3.1 图解法设计过程 1.如图所示 根据直角三角形全等定理，得： 由于 ， 所以四边形 C1C2B 2B1 为平行四边形。 由此可得, 2.根据行程速比系数 K 确定摆杆 4 的摆角 图 3.1.1 运动尺寸计算示意图 3.根据几何关系可求得摆杆 4 的摆角 4.根据几何关系可求得曲柄 2 的长度 5. 根据几何关系可求得连杆 5 的长度 ( 的 值 为 ,表 1 可 查 ) 7
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