1、機械原理設計說明書設計題目：牛頭刨床機構設計學生：汪在福班級：鐵車二班學號：學116473指導老師：何俊機械原理設計說明書設計題目：牛頭刨床機構設計學生姓名汪在福班級鐵車二班學號20116473一、設計題目簡介牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執行構件一刨刀能以數種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現象。刨刀可隨小刀架作不同進給量的垂直進給;安裝工件的工作臺應具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應

2、不同高度的工件加0J創工附力曲強困 m片a前而r、？設計數據與要求電動機軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃D點與較鏈點C的垂直距離為50mm使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄2轉速偏差為土5%。要求導桿機構的最大壓力角應為最小值；凸輪機不的最大壓力角應在許用值a之內，擺動從動件9的升、回程運動規律均為等加速等減速運動。執行構件的傳動效率按0.95計算，系統有過載保護。按小批量生產規模設計題號導桿機構運動分析導桿機構動態靜力分析凸輪機構設計轉機工行連匚導滑導從從許推遠速架作程桿與作桿塊桿動動用程休程行速導桿阻質質轉件桿壓運止運程比之比力量量動最桿力動角動系慣大長角角角數量擺角C54

3、4102811146103000.4.3680020.25302505三、？設計任務1、根據牛頭刨床的工作原理，擬定23個其他形式的執行機構（連桿機構），并對這些機構進行分析對比。2、根據給定的數據確定機構的運動尺寸。并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。3、用軟件（VBMATLABADAM或SOLIDWORKS勻可）對執行機構進行運動仿真，并畫出輸出機構的位移、速度、和加速度線圖。4、導桿機構的動態靜力分析。通過參數化的建模，細化機構仿真模型，并給系統加力，寫出外加力的參數化函數語句，打印外加力的曲線，并求出最大平衡力矩和功率ro、機5、凸輪機構設計。根據所給定的已知參數，確定凸輪的基本尺寸(

4、基圓半徑架1O2O9和滾子半徑rr),并將運算結果寫在說明書中。將凸輪機構放在直角坐標系下,在軟件中建模，畫出凸輪機構的實際廓線，打印出從動件運動規律和凸輪機構仿真模型。6、編寫設計說明書一份。應包括設計任務、設計參數、設計計算過程等。四.設計過程(一)方案選擇與確定方案一：如圖(1)采用雙曲柄六桿機構ABCD曲柄AB和CD不等長萬案特點：(1) 主動曲柄AB等速轉動時，從動曲柄DC做變速運動，并有急回特性。(2) 在雙曲柄機構ABCD上串聯偏置式曲柄滑塊機構DCE并在滑塊上固結刨頭，兩個連桿機構串聯，使急回作用更加顯著。同時回程有較大的加速度，提高了刨床的效率。圖一方案二：方案為偏置曲柄滑塊

5、機構。如圖圖二方案特點：結構簡單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點。一是由于執行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構所需活動空間較大；二是機構隨著行程速比系數K的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方案三：由曲柄搖桿機構與搖桿滑塊機構串聯而成。該方案在傳力特性和執行件的速度變化方面比方案（二）有所改進，但在曲柄搖桿機構ABC隨著行程速比系數K的增大，機構的最大壓力角仍然較大，而且整個機構系統所占空間比方案（二）更大。如圖三方案四：由擺動導桿機構和搖桿滑塊機構串聯而成。該方案克服了方案（三）的缺點,傳力特性好，機構系統所占空間小，執行件的速度在工作行程中變化也較緩慢。如圖四方案確定：

6、綜上，方案四較為合理（二）傳動機構尺寸的確定令O4點為基點用以確定尺寸，滑塊6導程回路距基點O4距離L;擺動導桿運動所繞圓心。2距基點。4距離1O2O4；導桿02A的長度l02A；導桿O4B的長度lo4B；連桿BC長度Ir。由題目已知尺寸及相互關系:機架lo2o4430mm；工作行程H=400mm連桿與導桿之比也0.36;lO4B行程速比系數K1.4。.根據所給數據確定機構尺寸極位夾角:k1141180180-=30k11.41導桿長度1bo4H14001773mm2sin-2sin152連桿長度：lBC=0.36lBO4=278mm曲柄長度：lAO210204sin430*sin15111m

7、m2為了使機構在運動過程中具有良好的傳動力特性；即要求設計時使得機構的最大壓力角具有最小，應此分析得出：只有將構件5即B點移到兩極限位置連線的中垂線上，才能保證機構運動過程的最大壓力角具有最小值。分析如下:解：當導桿擺到左邊最大位置時，最大壓力角為3,刨頭可能的最大壓力角位置是導桿B和B,設壓力角為1,2（見下圖五）。根據幾何關系3=31。由于2呈背離關系，即2增加則13減小且31。則要使機構整體壓力最小，只要有2=3,1,當刨頭處于導桿擺弧平均置處1BO4(1COS-)則arcsin2-所以1BC1.yCO4LBO421BO4(1Cos?)7731-C-*773(1cos15)7731376

8、0mm（圖五）（圖六）（三）機構運動簡圖的繪制選取一長度比例尺，機構運動簡圖的繪圖如圖六所示通過上面的計算，確定數據匯總如下:極位夾角：30度連桿：278mm導桿：778mm曲柄：111mm高度：760mm（四）靜力分析1）對曲柄，由平衡條件有:Fx =0,F21x+Fo2x=0；?Fy=0,F21y+Fo2y=0；Mo2=0；F2ixlisin92-F2iylicos92-Tn=02）對導桿，又平衡條件有:Fx=0,FO4x+F43x-F23sin84=0;Fy=0,FO4y+F43y+F23cos84-m2g=0；M=0,-F43xl3sin84+F43yl3cos04-1/2m2gl3c

9、os04+F23s3=0o43）對滑塊，由平衡條件有?Fx=0,?Fy=0,4）對連桿,12工F32sin04-F12x=0-F32cos04-F12y=0由平衡條件有Fx=0,-F34x-Fmax=0；Fy=0,Fcy-F34y=0；M=0,Fcyl4cos05+Fmaxl4sin05=0o4,綜上所述聯立方程求得F34x=-FmaxFcy=-Fmaxtan05F34y=-Fmaxtan05F23=(Fmaxl3Sin04-Fmaxtan0513cos04+1/2m2gl3cos84)/s3FO4x=-Fmax+(Fmaxl3sin04-Fmaxtan85l3cos04+1/2m2gl3co

10、s04)sin03/s3Fo4y=m2g-Fmaxtan05-(Fmaxl3$訪04-Fmaxtan05l3cos04+1/2m2gl3cos04)cos04/s3F12x=-(Fmaxl3sin04-Fmaxtan05l3cos04+1/2m2gl3cos84)sin04/s3F12y=(Fmaxl3$訪04-Fmaxtan05l3cos04+1/2m2gl3cos04)cos04/s3Fo2x=F12xFo2y=F12yTn=(Fmaxl3Sin04-Fmaxtan05l3cos04+1/2m2gl3cos84)l1COS(02-04)/S3（五）凸輪設計1 .凸輪機構的設計要求概述：1

11、）已知擺桿9作等加速等減速運動，要求確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，有題目可以知道該凸輪機構的從動件運動規律為等加速等減速運動。各數據如表：符號。maxlO9DlO9O2r。rrs，a單位0mm00數提1513015()6115651065422）由以上給定的各參數值及運動規律可得其運動方程如下表:推程002()0。/2回程o+s（)。+s+o/2：2T3=24*/(25*兀)巾=兀/12-24(小-17兀/36)/25幾：2=96（|）/25=-96（小-17兀/36）/25B=192幾/25B=-192兀/25推程o/2小0o回程o+s+o/20小0c山=兀/12-24（5兀/12-

12、小2）巾二24（8兀/9-小）2/25幾2二96（5兀/12-小）/12=-96（8兀/9-小）/25十B=-192兀/25B=192兀/253）依據上述運動方程繪制角位移山、角速度、及角加速度B的曲線:（1）、角位移曲線:圖、取凸輪轉角比例尺小小=1.25/mrft螺桿擺角的比例尺口=0.5/mrrfc軸上截取線段代表，過3點做橫軸的垂線，并在該垂線上截取33/代表（先做前半部分拋物線）.做03的等分點1、2兩點，分別過這兩點做巾軸的平行線。、將左方矩形邊等分成相同的分數，得到點1/和2，、將坐標原點分別與點V,2/,3/相連，得線段01,，02/和03分別超過1,2,3點且平行與甲軸的直線交與1,2和3H、將點0,1“，2“，3連成光滑的曲線，即為等加速運動的位移曲線的部分，后半段等減速運動的位移曲線的畫法與之相似.(2)角速度曲線:、選凸輪轉角比例尺！1產1.25/mm和角速度比例尺n。=0.0837(rad/s)/mm,在軸上截取線段代表。由角速度方程可得小二小。/2,3=max,求得V換算到圖示長度,3點處小二以故max位于過3點且平行與軸的直線.由于運