牛头刨床机械设计马宝成Word格式.docx
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普通牛头刨床(见图)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动,刀架可在垂直面内回转一个角度,并可手动进给,工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动,常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。
仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构,用于加工成形表面,如透平叶片。
移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身(卧式)或立柱(立式)上移动,适用于刨削特大型工件的局部平面。
图1-1B6065牛头刨床的外形图1、2特点
它的主要五大特点有:
1、牛头刨床的工作台能左右回转角度,工作台具有横向和升降的快速移动机构;
用以刨削倾斜的平面,从而扩大了使用范围。
2、刨床的进给系统采用凸轮机构,有10级进给量。
改变走刀量,也非常方便。
3、牛头刨床在走刀系统内装有过载安全机构,当由于操作不慎或者受到外力影响与切削超载时,走刀自行打滑,无损机件保证机床的正常运行。
4、滑枕和床身导轨间以及具有速度的齿轮付和主要的滑动导轨面,均有油泵打出的润滑油进行循润滑。
5、牛头刨床装有离合器及制动停车机构,所以在变换速度,启动机床及停车时,可不必切断电源,制动停车机构能使滑枕当离合器脱开时之惯性冲程量不大于10毫米。
2运动分析
2.1第二个位置的速度分析
2.1.1对2号位置进行速度分析
取曲柄位置“1”进行速度分析。
因构件“2”和“1”在A处的转动副相连。
故VA3=VA2,其大小等于W2*LAO2,方向垂直于LAO2,指向于W2相同
W2=2πn/60=2*3.14*25/60=2.6rad/s因为K=1.5LO4O2=400根据公式可求得LAO2=123.6mm
VA3=VA2=W2*LAO2=2.6*123.6*10-3=0.32m/s
LAO4=442mm
对2,3位置进行分析
构件3与构件2的速度如图8所示,根据重合点法,其速度运动方程为:
VA4=VA3+VA4*A3……②
方向:
⊥AO4⊥AO2∥O4B
大小:
?
√?
由上图可知,UV=0.01(m/s)/mm
VA4=UV*PA4=0.15m/s
VA3A4=PA3A4*UV=0.30m/s
W4=VA4/LAO4=0.34m/s
VB=W4*LBO4=0.20m/s
对于c点的分析
VB4=PB*UV=22*0.01=0.22m/s
VCB=PCB*UV=6*0.01=0.06m/s
W5=VBC/LCB=0.41rad/s
2.1.2对2号位置进行加速度分析
(1)构件1与构件2的加速度方程为:
aA2=aA1+aA2·
A1+ac……④
√√=0√=0
∥AO2⊥AO2∥AO2⊥AO2
(2)构件2与构件3的速度如图8所示,其加速度运动方程为:
aA2=aA3τ+aA3n+aA2·
A3+ac……⑤
√
∥AO2⊥O4B∥O4B∥O4B⊥O4B
(3)构件4与构件5的速度如图9所示,其速度运动方程为:
ac5=ac4=aB4+aB5=aB4+aB4τ+aB4n……⑥
∥EF√?
√⊥BC∥BC
(4)设速度比例尺为:
μa=0.5(m/s2)/mm,确定极点P,量取PA3的长度为4mm,得出速度大小:
aA3=|PA3|·
μa=2m/s2;
根据速度影像原理,aB3/aA3=O4B/AO4,得到aB3=2.64m/s2。
(5)根据重合点法,aC5=aC4,aB3=aB4,量取PC4的长度为7.91mm,得出速度大小aC4=|PC4|·
μa=3.96m/s2。
2.2对8号位置(图10)的牛头刨床进行运动分析
2.2.1对8号位置进行速度分析
VA3=VA2=W2*LAO2=2.6*123.6*10-3=0.32m/s因为O2A⊥O4B,所以VB=0=VC
5.1.2对2号位置进行加速度
A1+ac………10
(2)构件2与构件3的速度如图16所示,其加速度运动方程为:
aA2=aA3τ+aA3n+aA2·
A3+ac………11
(3)构件4与构件5的速度如图17所示,其速度运动方程为:
ac5=ac4=aB4+aB5=aB4+aB4τ+aB4n……12
√≈0
α=1.44μa=0.01(m/s)/mm,确定极点P,an=0.84m/s2PE=0.76mm所以aE=0.76m/s2
三、动态静力分析
3.1对2号位置(图5)的牛头刨床进行动力分析
3.1.1机构动态静力分析
牛头刨床的运动给进部分可分为基本杆组5-4、3-2和原动件1
对于基本杆组5-4,不计构件4的重量及惯性力,其为二力杆,R54=-R34,方向沿构件4。
构件5的受力如图15所示,其力的平衡方程式为:
∈F=0Pr+G5+P5+R45+R05=0……13
方向:
∥x轴∥y轴∥x轴√∥y轴
大小:
√√√?
?
(2)对于基本杆组3-2,构件2为滑块,构件1为二力杆,R23=RO1,构件3的受力如图16所示,列其力平衡条件和力静定条件如下:
∈MO4=0R54·
h2+M3+G3·
h1-R23·
h2=0……14
大小:
√√√√√?
∈F=0P3+G3+R23+R34+R03x+R03y=0……15
√√√√√√
√√√√?
图16
(3)对于构件1,R23=-R21=RO1,如图17,其力平衡条件为:
∈MO4=0M1-R21·
h4=0
3.69*
图17
(4)设力的比例尺为:
μF=100(N/mm),α=4.53M=α*JC4=7.25N*M确定极点P,量取PR21的长度为43.02mm,得出速度大小:
R11=|PR05|·
μF=4302N;
,得到R45=3809N,R25=5602.49N,。
(5)根据M1-R21·
h4=0,得到曲柄上的平衡力矩M1=692.47N·
m。
3.2对8号位置(图10)的牛头刨床进行动力分析
3.2.1机构动态静力分析
(1)对于基本杆组5-4,不计构件4的重量及惯性力,其为二力杆,R54=-R34,方向沿构件4。
构件5的受力如图18所示,其力的平衡方程式为:
∈F=0G5+P5+R45+R05=0.............16
∥y轴∥x轴√∥y轴
√√?
图18
(2)对于基本杆组3-2,构件2为滑块,构件1为二力杆,R23=RO1,构件3的受力如图19所示,列其力平衡条件和力静定条件如下:
∈MO4=0-R43·
h2+M3-G3·
h1+R23·
h2=0
∈F=0P3+G3+R23+R34+R03x+R03y=0......15
图19
(3)对于构件1,R23=-R21=RO1,如图20,其力平衡条件为:
图20
μF=100(N/mm),α=1.44J*α=M=2.31确定极点P,量取PR05的长度为44.92mm,得出速度大小:
μF=4492N;
同理,得到R45=3980N,R25=6122.08N,
h4=0,得到曲柄上的平衡力矩M1=756.89N·
1、3牛头刨床总体方案设计的机械传动示意图
→
▏
摆动倒杆机构
刨刀切削运动
发动机
传动系统
主导轴
凸轮机构
双摇摆机构
↓
工作台进给运动
←
螺旋机构
棘轮机构
图3
1、4机构参数
运动方案布置简图(图4)
、A点位置与曲柄转过的角度一览表(表一)及机构基础尺寸参数参数一览表(表二)
图4
表一、A点的位置和曲柄转过的角度一览表
A点的位置
1′
2
4
6
7
角度ψ
0°
30°
60°
90°
120°
150°
180°
7′
8
9
11
12
角度
195°
210°
240°
270°
300°
330°
345°
表二、机构基础尺寸参数参数一览表
导杆机构运动分析
曲柄转速为n1(r/mi)
25
刨刀的刀程H(mm)
360
机架AC的高度(mm)
400
从动件行程速比系数K
1.5
连杆与导杆长度比(ED/DC)系数s
0.25
导杆机构动态静力分析
摇摆导杆质量G4
(质心在杆长中点)(kg)
22
摇摆导杆转动惯量Jc4
(对质心)(kg·
㎡)
1.6
滑枕质量M6(kg)
50
刨削阻力Pr(KN)
4.5
表三、E点运动参数一览表(VE、aE向右为正、滑块最右端为零点)
位置
Se(mm)
2.5
20.87
71.59
137.24
208.61
Ve(m/s)
0.32
0.22
O.245
0.33
0.344
ae(m/s²
)
0.537
0.396
0.633
0.324
0.244
277.73
330.39
342
358.76
344.19
0.321
0.126
0.017
0.032
0.788
0.67
0.558
0.76
0.531
260.56
129.6
28.59
0.285
0.337
0.303
0.166
0.195
0.443
1.19
表四、摆动导杆质心速度、加速度一览表(ω、α以顺时针为正)
ω(rad/s)
0.73
0.34
0.45
0.6
α(rad/s²
0.7
4.53
0.21
0.229
0.41
0.564
0.621
0.734
0.595
1.32
0.932
0.665
1.44
0.765
0.526
0.58
0.545
0.264
3.07
1.285
1.37
表五、惯性力与惯性力偶距一览表
位置数据项目
位置代号
P3(N)
-19.3
-4.65
-2.43
-2.728
-4.62
M3(N·
m)
1.12
7.25
4.12
215.6
2.1
H3(m)
0.058
1.56
1.69
79.3
P5(N)
-31.15
-184
-15.4
-16.3
-12.2
-5.32
-8.41
37.2
32.5
31.1
0.64
1.06
1.23
0.24
0.83
0.027
0.038
0.036
-33.4
-31.05
-27.9
-25.3
-23.4
-2.45
-41.8
-113.25
-9.51
0.4224
24
0.654
0.735
0.2
0.57
0.005
0.08
-8.32
-9.75
-22.15
-38.4
表六、动态静力分析结果汇集表
R45(N)
4504.5
3809
4534
4527.8
4530
R03(N)
4298.6
988
R23(N)
8556.3
5602.49
8763
9074.97
4976
R01(N)
-8556.3
-5602.49
-8763
-9074.97
-4976
曲柄上的平衡力矩M1(N-m)
-623.8
-692.47
-907.3
-1131.1
-613
4678
3300
21.8
3980
7.23
4326
2885.5
208.03
2832.3
198.3
9065
97.49
6122.08
65.2
-9065
-3000
-97.49
-6122.08
-65.2
曲柄上的平衡力矩M(N-m)
7.87
103.26
5.12
756.89
14.3
8.32
10.4
22.16
216.3
232
194.28
2392.5
11.109
85
107.28
-11.109
-85
-107.28
-3300
17
四、结束语
花费了一周时间,终于完成了这篇课程设计。
总得感觉就是很难,而且无从下手。
通过老师耐心的指导,同学们热情的帮助,总算是磕磕绊绊的完成了这次的作业。
通过这次作业让我完成了一次cad的具体训练,并复习了曾经的知识。
颇有些温故知新的意味,不过虽然按时完成了作业,但是感觉时间还是有些短。
有些地方没有真正的搞懂,不能熟悉的掌握所有知识点。
自我反省还是自己没有将所有时间全身心的投入进去,而且最近离考试较近,设计期间还进行了几场考试,所以可能完成的并不是很理想,甚至有些糟糕。
希望老师能够理解,体谅。
下次如果还能有类似的设计作业,我会更认真的完成,争取能给自己和老师一份满意的作业
五.参考文献
【1】朱龙英.机械原理.西安电子科技大学出版社
【2】李瑞琴.机械原理课程设计.电子工业出版社
【3】张功学.理论力学.西安电子科技大学出版社
【4】程燕平.理论力学.哈尔滨工业大学出版社
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- 牛头 刨床 机械设计 马宝