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机械原理牛头刨床课程设计
机械原理课程设计
牛头刨床
机构简介与设计数据
1.机构简介
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动,带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时,有倒杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。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。为此刨床采用急回作用的导杆机构。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。刨头在工作行程中,受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离,见图1b),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.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。
a) b)
图1 牛头刨床机构简图及阻力曲线图
2、设计数据,见表1。
表1 设计数据
方案 导杆机构的运动分析 导杆机构的动态静力分析 n2 lO2O4 lO2A lO4B lBC lO4S4 xS6 yS6 G4 G6 P yp JS4 r/min mm N mm kg.m2 1 60 380 110 540 0.25 lO4B 0.5lO4B 240 50 200 700 7000 80 1.1 2 64 350 90 580 0.3 lO4B 0.5lO4B 200 50 220 800 9000 80 1.2 3 72 430 110 810 0.36 lO4B 0.5lO4B 180 40 220 620 8000 100 1.2
方案 飞轮转动惯量的确定 凸轮机构设计 δ nO’ z1 zO’ z1’ JO2 JO1 JO JO’ ψmax lO9D [α] Ф Фs Ф’ r/min Kg.m2 o mm o 1 0.15 1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 15 125 40 75 10 75 2 0.15 1440 13 16 40 0.5 0.4 0.25 0.2 15 135 38 70 10 70 3 0.16 1440 15 19 50 0.5 0.3 0.2 0.2 15 130 42 75 10 65 二.设计内容
1.导杆机构的运动分析
已知 曲柄每分钟转数,各机构尺寸及重心位置,且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上(见图2)。
要求 作机构的运动简图,并作机构两个位置的速度、加速度多边形以 图2 曲柄位置图
及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上(参考图例1)。
曲柄位置图的作法为(图2)取1和为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置,和为切削起点和终点所对应的曲柄位置,其余2、3···12等,是由位置1起,顺方向将曲柄圆周作12等分的位置。
2.导杆机构的动态静力分析
已知 各机构的重量G(曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可以忽略不计),导杆4绕重心的转动惯量及切削力P的变化规律(图1b)。
表2 机构位置分配表
学生编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 位置编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 7 6 1 2 11 3 4 8 9
学生编号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 位置编号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 10 12 1 12 5 2 7 3 8 6 4 5 9 10 11 要求 按表4-2所分配的第二行的一个位置,求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上(参考图例1)。
3.飞轮设计
已知 机器运转的速度不均匀系数,由动态静力分析所得的平衡力矩 ,具有定传动比的各机构的转动惯量J,电动机、曲柄的转速、及某些齿轮的齿数(参见表4-1)。驱动力矩为常数。
要求 用惯性力法确定安装在轴上的飞轮转动惯量。以上内容作在2号图纸上(参考图例2)。
4.凸轮机构设计
已知 摆杆9为等加速等减速运动规律,其推程运动角、远休止角、回程运动角(图4-3),摆杆长度,最大摆角,许用压力角[α](参见表4-1);凸轮与曲柄共轴。 图4-3 摆杆加速度线
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