機械原理課程設計牛頭刨床主運動機構方案設計

1、機械原理課程設計說明書題 目 專 業(yè) _ 機械設計制造及其自動化 年 級 2011級 學 號 姓 名 指 導 教 師 成 績 2012年12月19日目錄1 機械原理課程設計概述1機械原理課程設計題目1222 課程設計工作內容及說明42.1牛頭刨床主運動及進給運動協(xié)調關系分析45566912153總結16參考文獻181機械原理課程設計概述一、課程設計的目的機械原理課程設計師培養(yǎng)學生掌握機械系統(tǒng)運動方案設計能力的技術基礎課程，它是機械原理課程學習過程中得一個重要實踐環(huán)節(jié)，以以下幾點作為主要目的和要求：（1）培養(yǎng)學生綜合運用機械原理以及其他課程的基本理論和基本知識，結合生產實際，使學生知識得到融會貫

2、通，協(xié)調運用。（2）通過課程設計，使學生學習和掌握一般機械原理課程設計的程序和方法，樹立正確的工程指導思想，培養(yǎng)獨立的、全面的、科學的工程設計基本能力。（3）在課程設計的實踐中，學會查閱、使用相關的技術資料。（4）提高學生運算、繪圖、表達、運用的能力和勤于思考、勤于動手的科學態(tài)度。設計題目：牛頭刨床主運動機構方案設計對牛頭刨床主運動機構方案設計題目的三點說明：（1）為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急回運動特性，行程速比系數(shù)在1.4左右。（2）為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質量，在工作行程時，刨刀要速度平穩(wěn)，切削階段應近似勻速運動。（3）曲柄轉速在60r/min，刨刀行程

3、H在300mm左右為好，切削阻力約為7000N。設計內容導桿機構的運動分析導桿機構的動態(tài)靜力分析符號n2L0204L02AL04BLBCLO4S4XS6YS6G4G6PYPJS4單位r/minMmNmmKgm2方案6038011054004B04B24050200700700080表1牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。其主運動工作原理是利用一個曲柄導桿機構帶動滑枕往復運動從而切削工件。刨床工作時,由導桿機構帶動滑枕和刨刀作往復運動。當刨刀運動切削工件時，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻；當刨刀運動但不切削工件時，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產率。為此刨床采用有急回作用的導桿機

4、構。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。如圖：圖1 牛頭刨床傳動系統(tǒng)示意圖刨床工作時由電動機O帶動皮帶輪從而帶動0、O1、O2進入導桿機構2-3-4-5，并通過該機構的相互傳動帶動滑枕6從而實現(xiàn)刨床主運動切削工件。工作原理：通過皮帶輪傳動和齒輪傳動將電動機的轉速減速，通過導桿滑塊機構將旋轉運動轉變?yōu)榛淼耐鶑瓦\動。進而實現(xiàn)刨刀的往復運動即刨床主運動。另一方面，通過凸輪機構、棘輪機構和螺旋機構實現(xiàn)工作臺及工件的橫向間歇運動。工藝過程分析：刨刀的往復直線運動是主運動，實現(xiàn)對工件的平面加工。刨刀向前運動時是工件行程；刨刀后退時是空行程；刨刀后退至起始位置時。工件做橫向進

5、給運動。2 課程設計工作內容及說明（1）對牛頭刨床實現(xiàn)主運動的機構選型及合理的組合，確定運動方案，繪制機構運動簡圖（兩個位置，一個位置是工作起點處，另一個位置是刨刀運動到工作行程1/3處，在同一個機構運動簡圖中表達，畫圖時注意比例尺）及從動件運動規(guī)律圖（S-t，V-t，a-t）。（2）對導桿機構進行運動分析（當刨刀運動到工作行程1/3時，做該機構該位置的速度、加速度多邊形，參考教材3-3內容）。（3）對導桿機構進行動態(tài)靜力分析（當刨刀運動到工作行程1/3時，求該機構該位置各運動副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩，參考教材P58例4-2）。（4）設置凸輪輪廓曲線。（5）編寫設計說明書，采用統(tǒng)一打

6、印封面，設計說明書必須用A4紙手寫（每組小組長可以打?。瑢懞煤蠼y(tǒng)一右側兩顆訂書釘裝訂成冊，于17周周五交給輔導老師，說明書不少于3000字。說明書包含封面（見附錄）、目錄、課程設計任務書、設計說明書正文、參考文獻、心得體會。1）根據(jù)公式=180o(K-1)/(K+1) 算出極位夾角=30o2）算出曲柄正行程角（刨刀切削）1=180 o+30 o=210 o 曲柄反行程角（刨刀退回）2=180 o-30 o=150 o由上式可作下圖牛頭刨床是一個復雜的系統(tǒng)，需要結合課程設計的特點，將設計對象進行簡化。所以對實現(xiàn)刨刀往復運動的主執(zhí)行機構（導桿機構）和驅動工作臺實現(xiàn)間歇移動的執(zhí)行機構（凸輪機構）進

7、行運動學尺度設計和運動學、動力學性能分析。圖3 運動方案根據(jù)給出的方案我們可以觀察到要使該設計滿足要求，必須選擇方案一，因為方案一為導桿機構所以具有急回特性完全滿足牛頭刨床的使用需要。圖4 牛頭刨床機構運動簡圖作圖步驟：1、根據(jù)要求作刨刀切削到工作行程1/3位置時的機構運動簡圖即70 o 處。 2、根據(jù)各桿長做出上圖并選取比例尺(mm/mm)。因為曲柄轉速n2=60r/min，所以曲柄每轉一圈都對應導桿作一次往復擺動，其中包括一次切削行程和空回行程，且需刨刀具有急回特性。所以，曲柄以60 r/min的速度運動即60次切削行程和60次空回行程，所以： t空回=60/(k+1)= 60/(1.4+

8、1)=25s t切削=T- t空回=60-25=35s圖5主運動機構從動件運動的位移時間圖像由V切削=S切削/ t切削V空回=S空回/ t空回=18/25=0.72m/s可作上述V-t圖像。圖6主運動機構從動件運動的速度時間圖像由于要求刨刀切削時和返回時均做勻速運動所以加速度為0。而空回行程時速度會發(fā)生突變所以具有無窮大的加速度。圖7主運動機構從動件運動的加速度時間圖像速度分析(根據(jù)速度實際方向、大小及比例尺做出下圖)VA4=VA2 +VA4A2 大?。?? 2*lAO2 ? 方向： AO4AO2 AO4由上式可求出：VA4=m/s VA4A2/s VB/lBO4=Va4/lAO4 則 VBV

9、C = VB +VCB大?。?? 0.691 ?方向： 水平 BO4BCVCVCB加速度分析(根據(jù)加速度實際方向、大小及比例尺做出下圖)anA4+ aA4= aA2 + an A4A2+ aA4A2大?。?4lAO4? 22lAO2 24V A4A2 ?方向：AO4AO4 AO2 AO4 AO4 根據(jù)上述可求出4 =VB/lBO4=0.691*0.54 =anA4 =24lAO42*/s2aA2=2lAO2 =()2*0.11=2an A4A2=24V A4A2m/s2可求出： aA4=2aC = aB + anCB + aCB大?。?？ (lBO4/lAO4 )* aA4 25lBC ？方向

10、：水平 同aA4 BC BC根據(jù)上述可求出: aB=(lBO4/lAO4 )* aA4 m/s2anCB=25lBC=(VCB/lBC)2*lBC=(0.097/0.135)2*0.135=0.07 m/s2可求出： aC2導桿機構動態(tài)靜力分析2）圖11 6構件受力示意圖取6構件為研究對象，對其動態(tài)進行靜力分析。已知： G6=700N a6= aC2P=7000N可求出： FI6= G6/g*a6根據(jù)圖形：FN=229N FR56=6678N圖13 4構件受力示意圖圖14 力矢量多邊形取4構件進行動態(tài)靜力分析。已知：FR56= FR45=6678N G4=200N 可求出：FI4=G4/g*a

11、B= MI3=JS4*4=1.1* aB/lBO4=10.98(N*m)由mO4= FR45* lBO4-FR23*lA04+ FI4*1/2* lBO4+G4*1/2* lBO4=0可算出 FR23=N由圖形可知：XO4=1021N YO4=201N對曲柄：圖15 構件2受力示意圖平衡力矩M= FR32lBO2=7800.82*0.11=858.09（n.m）凸輪輪廓曲線設計根據(jù)對主運動和進給運動之間的運動協(xié)調關系分析可知，在一個工件循環(huán)360o范圍內，刨刀切削行程對應角度為210o，空回行程為146o。且已知凸輪基圓半徑r0=80mm，從動件最大擺角為15 o，從動件桿長為130mm，滾子

12、半徑為15mm。據(jù)以上已知條件可求出凸輪推程h=130tan15 o=35mm，且由于該機構只要求刨刀切削時棘輪轉過15o，所以可以設計一簡單凸輪對應146 o的空回行程。分配如下： o；遠休止運動角：15 o;回程 o；圖16 凸輪3 總結通過本次培養(yǎng)課程設計使我們粗略的懂得了綜合運用機械原理以及其他課程的基本理論和基本知識，結合生產實際，使知識知識得到融會貫通，協(xié)調運用。并使我們進一步學習和掌握了一般機械原理課程設計的程序和方法，樹立正確的工程指導思想，培養(yǎng)獨立的、全面的、科學的工程設計基本能力。在課程設計的實踐中，學會了查閱、使用相關的技術資料。提高了我們運算、繪圖、表達、運用的能力和勤

13、于思考、勤于動手的科學態(tài)度。設計中運用了科學工程計算軟件，翻閱了學過的各種關于力學，制圖，公差方面的書籍，綜合運用了這些知識，感覺提高許多，當然尤其是在計算機軟件CAD 方面的運用，深切感到計算機輔助設計給設計人員帶來的方便，各種設計，計算，制圖全套完成。由于沒有經驗，第一次做整個設計工作，在設計過程中出現(xiàn)了一些錯誤比如線形，制圖規(guī)格，零件設計中的微小計算錯誤等都沒有更正，設計說明書的排版也比較混亂等等。對圖層，線形不熟悉甚至就不確定自己畫出的線，在出圖到圖紙上時實際上是什么樣子都不知道，對于各種線寬度，沒有實際的概念。再比如標注較混亂，還是因為第一次做整個設計工作，沒有經驗，不熟悉。這次設計的目的是掌握機械設計規(guī)律，綜合運用學過的知識，通過設計計算，繪圖以及運用技術標準，規(guī)范設計手冊等有關設計資料進行全面的機械設計技能訓練。目的已經達到，有許多要求、標準心中雖然明確理解掌握但是要全力，全面的應用在實際中，還有待于提高水平。雖然它可能不是良好、優(yōu)秀，但是既然教學環(huán)節(jié)、課程設計目的已經達到，那么這次設計做的就是完全