机械基础实训2牛头刨床的设计(样本)答案.doc

《机械基础》综合实训 班 级 姓 名 学 号 题 号 组 员 课题二 牛头刨床执行机构分析与设计 设计要求设计数据 电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。 为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急回运动，行程速比系数在1.4左右。为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为最小值； 凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。 执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 曲柄转速在0r/min，刨刀的行程H在300mm左右为好，具体数据见下表。 已知条件 题号 导杆机构运动分析 机架l O 2O4 工作行程H 行程速比系数K 连杆与导杆之比lBC/l B O4 凸轮机构设计 从动件最大摆角δmax 从动件杆长lO9D 许用压力角[α] 推程运动角Φ 远休止角Φs 回程运动角Φ’ [任务实施] 任务一 平面机构的结构分析 图4-2所示为牛头刨床的结构图，已知滑枕6的导轨高lh=1000mm，大齿轮2的中心高lh1=540mm，滑块销3的回转半径rx =240mm。绘制主体运动机构的运动简图，并通过自由度的计算，判断其运动的确定性。 解：1、机构分析。牛头刨床主体运动机构由齿轮传动机构、导杆机构、凸轮机构、棘轮机构等组成，机构示意图如图4-17（a）所示。 图4-17（a） 牛头刨床主体运动机构示意图 2、为了简单地说明问题，下面仅取导杆机构和凸轮机构这部分进行运动简图绘制和自由度计算。 1）确定运动副类型。 原动件曲柄与凸轮都固结在大齿轮2上，用轴通过轴承与机架7铰接成转动副O2 ；凸轮2与滚子之间形成高副G1，滑块3通过销子与大齿轮铰接成转动副A ；滑块3与导杆4用导轨联接为面接触成移动副Y；导杆分别与连杆5和机架铰接成转动副B和O4；连杆5与滑枕6铰接成转动副C ；滑枕6与机架1用导轨联接以面接触成移动副Y2 。推杆7分别与机架1和连杆8铰接成转动副O9和E，摇杆9分别与连杆8和机架铰接成转动副F和G。这里有1个高副、9个转动副和2个移动副共12个运动副。 2）确实视图平面，以平行于凸轮运动平面作为视图平面。 3）计算长度比例和图示长度。设图样最大尺寸为50mm，则长度比例尺 =/50= 1000mm / 50mm = 20 = 1/0.02 = 50mm =0.54/0.02=27mm = 0.24/0.02=12mm 4）绘制机构运动简图。①先绘制机架上的运动副铰链，根据h值绘制滑枕的导路；②选择适当的瞬时位置，按各运动副间的图示距离和相对位置，用规定的符号表示各运动副；③用直线将同一构件上的运动副连接起来，并标上件号、铰点名和原动件的运动方向，表示出机架，即得所求的机构运动简图。如图4-17b）所示。 图4-17（b） 牛头刨床导杆机构和凸轮机构 5）自由度分析计算 该机构有一加装滚子的局部自由度，除去不算，共有8个活动构件，9个转动副，2个移动副，1个高副，无复合铰链。故根据机构自由度计算公式可以求得机构的自由度为 该机构有一个原动件，原动件的数目等于自由度，故该机构有确定运动。 任务二 连杆机构设计 第一部分：牛头刨床执行机构传动方案的确定 （a） （b） （c） 图4-39 执行机构传动方案 图4-39中，方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。一是由于执行件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大；二是机构随着行程速比系数K的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。 方案（b）由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。该方案在传力特性和执行件的速度变化方面比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD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方案（a）更大。 方案（c）由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（b）的缺点，传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。 比较以上三种方案，从全面衡量得失来看