設(shè)計題目牛頭刨床課程設(shè)計說明書

1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：牛頭刨床學(xué) 院、系： 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué) 號 ： 最終評定成績 目錄一、 機械原理課程設(shè)計的目的.二、 設(shè)計內(nèi)容.三、 機器的工藝功能要求和原始參數(shù).四、 機器的工藝動作分解和要求五、 擬定運動循環(huán)圖六、 執(zhí)行機構(gòu)的選型七、 運動方案的確定八、 報道切削運動機構(gòu)的尺度綜合及運動特性評定九、 確定電機功率Pd與選型.十、 計算電機軸與執(zhí)行方案機構(gòu)原動件的速度比i和選定減速機構(gòu).十一、 估算飛輪轉(zhuǎn)動慣量.十二、 繪制機械運動簡圖.十三、 參考文獻.十四、 設(shè)計心得與意見 一、 機械原理課程設(shè)計的目的1. 學(xué)會機械運動簡圖設(shè)計的步驟和方法2. 鞏

2、固所學(xué)的理論知識，掌握機構(gòu)分析與綜合的基本方法3. 培養(yǎng)學(xué)生使用技術(shù)資料，計算作圖與分析及綜合的能力4. 培養(yǎng)學(xué)生進行機械創(chuàng)新設(shè)計的能力二、 設(shè)計內(nèi)容小平面刨削機運動簡圖設(shè)計及分析三、 機器的工藝功能要求和原始參數(shù)1. 報銷速度盡可能為勻速，并要求刨刀有急回特性2. 刨削時工件靜止不動，刨削空回程后期工件作橫向進給，且每次橫向進給量要求相同，橫向進給量很小并可隨工件的不同可調(diào)3. 工件可加工面被拋去一層之后，刨刀能沿垂直工件加工面方向下移一個刨削深度，然后工件能方便的作反方向間隙橫向進給，且每次進給量仍要求相同4. 原動機采用電動機參數(shù)項目 題號 刨削平均速度Vm（mm/s）530形成速度變化

3、系數(shù)K1.46刨削沖程H（mm）310切削阻力Fr（N）3500刨削越程量S（mm）16機器運轉(zhuǎn)速度許用不均勻系數(shù)0.05四、 機器的工藝運作分解及要求根據(jù)機器的工藝功能要求，其工藝運作分解如下：1. 刨刀的切削運動：往復(fù)移動，近似勻速，具有急回特性。2. 工件的橫向進給運動：間隙移動，每次移動量相同，在刨削刀空回程后期完成移動，要求移動量小且調(diào)整容易。工件刨去一層之后能方便地作反向間隙橫向移動進給，同樣要求反向進給量每次相同且易調(diào)整。3. 刨刀的垂直進給運動：間隙移動，工件刨一層之后刨刀下移一次， 移動量調(diào)整方便。五、 擬定運動循環(huán)圖考慮到刨刀的垂直進給運動周期相對較長，而且一個周期中的運動

4、時間比靜止時間短得多，為了簡化機構(gòu)設(shè)計，此運動可以采用手動，所有該設(shè)計只要求擬定刨刀切削運動執(zhí)行機構(gòu)和工件橫向進給運動執(zhí)行機構(gòu)之間的順序和協(xié)調(diào)配合關(guān)系。機器運動循環(huán)圖如下：K= 極位夾角=180=急回角=180 -=刨刀越程量S=刨刀沖程H=由作圖法可知越程角=六、 執(zhí)行機構(gòu)選型該機器的三個工藝動作采用三個執(zhí)行機構(gòu)來完成。1. 刨刀切削運動按照原始條件，原動機采用電動機，電機轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)運動經(jīng)過減速傳動裝置后再傳給刨刀切削運動的執(zhí)行機構(gòu)，所以它應(yīng)具備將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成雙向移動的功能，常用于實現(xiàn)這一功能的執(zhí)行機構(gòu)有以下幾種：1） 移動從動件凸輪機構(gòu)：易實現(xiàn)工件行程為勻速及具有急回特性的要求，但受力差

5、，易磨損，行程大時基圓大，凸輪尺寸大，較難平衡和特造。2） 平面連桿機構(gòu)：受力好，磨損小，工作可靠，且具有急回特性，但只能實現(xiàn)近似勻速運動。3） 齒條機構(gòu)：可實現(xiàn)工作行程為勻速移動的要求，但行程開始及終止時有沖擊，適用于大行程不宜小行程，且必須增加換向變速機構(gòu)才能得到急回運動。4） 螺旋機構(gòu)：能得到勻速移動的工作行程，且為面接觸，受力好，但行程開始和終止時有沖擊，安裝和潤滑較困難，且必須增設(shè)換向和變換機構(gòu)，才能的刀急回特性。5） 組合機構(gòu)：如凸輪連桿組合機構(gòu)，能實現(xiàn)給定的運動要求，但具有凸輪機構(gòu)存在的缺點，且設(shè)計制造較復(fù)雜。以下為預(yù)選十種執(zhí)行機構(gòu)方案2. 工件橫向進給運動工件的橫向進給運動量是

6、很小的，且每次要求等量進給，又因為必須防止工件在刨削力的作用下沿橫向移動，所以橫向進給執(zhí)行機構(gòu)出了能實現(xiàn)小而且等量進給外，在非進給時還應(yīng)具備有自動固定的功能，螺旋機構(gòu)能滿足這些功能，而且結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，因此，可選用螺旋機構(gòu)作為橫向進給運動的執(zhí)行機構(gòu)，其動力仍然可來自驅(qū)動刨刀運動的電動機，不必另設(shè)動力源。工件要能間隙運動，螺旋必須作間隙轉(zhuǎn)動，所以在螺旋機構(gòu)之前必須串聯(lián)一個間隙轉(zhuǎn)動機構(gòu)，且與刨刀切削運動執(zhí)行機構(gòu)相聯(lián)，這樣可以方便實現(xiàn)刨削運動的橫向進給運動的協(xié)調(diào)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)將連續(xù)回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成間隙轉(zhuǎn)動的機構(gòu)有：1） 槽輪機構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，但每次轉(zhuǎn)角較大且不可調(diào)整，為了反響回轉(zhuǎn)

7、，必須增加反向機構(gòu)。2） 曲柄搖桿棘輪機構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單，每次轉(zhuǎn)角較小，容易調(diào)整，且為等量轉(zhuǎn)動，采用雙向式棘輪可以方便地實現(xiàn)棘輪反轉(zhuǎn)。3） 不完整齒輪機構(gòu)：可以實現(xiàn)等速轉(zhuǎn)位和等量轉(zhuǎn)角，但不可調(diào)整，如需反轉(zhuǎn)必須增加反向機構(gòu)。4） 凸輪式間隙運動機構(gòu)：傳動平穩(wěn)，噪音低，適用于高速場合，但凸輪加工復(fù)雜，精度妖氣高，每次轉(zhuǎn)角不可調(diào)，如需反轉(zhuǎn)應(yīng)增設(shè)反向機構(gòu)。5） 星輪機構(gòu)：具有槽輪機構(gòu)的啟動性能，又兼有不完全齒輪機構(gòu)等速轉(zhuǎn)位的優(yōu)點，可以實現(xiàn)等量轉(zhuǎn)角，但不可調(diào)，同時星輪加工制造困難。3. 刨刀垂直進給運動 為了實現(xiàn)報道的垂直進給運動，可以在刨刀切削運動執(zhí)行件上設(shè)置一個在垂直于刨削方向上能作間隙移動的執(zhí)行機構(gòu)，

8、與橫向進給類似，該執(zhí)行機構(gòu)同樣應(yīng)具有小進給量可調(diào)，且在非進給時具有自動固定的功能，同時考慮到動力源可以采用手動，因此采用一個簡單螺旋機構(gòu)作為刨刀垂直進給運動的執(zhí)行機構(gòu)，既簡單又工作可靠。 七、運動方案的確定如上述可知，能實現(xiàn)機器總體工藝功能的方案有許許多多，通過分析比較確定實現(xiàn)該機器的三個工藝動作的 執(zhí)行機構(gòu)分別為：1、刨刀切削運動采用平面連桿機構(gòu)2、工件橫向進給運動采用曲柄搖桿齒輪機構(gòu)與螺旋機構(gòu)串聯(lián)3、刨刀垂直進給運動采用螺旋機構(gòu)為了實現(xiàn)刨刀切削速度盡可能為勻速，作為刨刀切削運動的執(zhí)行機構(gòu)平面連桿機構(gòu)，建議采用平面六桿機構(gòu)并繪制多種機構(gòu)示意圖，本次設(shè)計要求不少于三種，考慮到設(shè)計內(nèi)容多，時間短

9、，為了減少重復(fù)工作量，只要求任選兩種進行尺度綜合及設(shè)計運動評定，并確定最終方案。 以下執(zhí)行三種機構(gòu)的尺度綜合方案一：方案二：運動性能1、平面連桿機構(gòu)，機構(gòu)簡單，加工方便，且能承受較大載荷2、具有急回特性。只要正確選擇=LAB/AC 即可滿足行程速度比系數(shù)K3、只要搖桿CD長度，即可滿行程H要求（H=2LCDsinR/2）4、曲柄AB為主動，E點軌跡位于圓弧高度的平均線上，使平均壓力角都較大，傳動性能高5、機構(gòu)本身較為對稱，合理，橫縱尺寸都不會過大6、工作行程中，可以刨刀切削速度平穩(wěn)切較慢，不至破壞刨刀的性能，也不會影響工件表面質(zhì)量方案三：運動性能：1、因為采用高富連接凸輪與自動件，所以無法承受

10、足夠大的載荷，而且凸輪表面易磨損，影響刨刀的準(zhǔn)確性。2、由于凸輪要求硬度高，制造較為困難。3、凸輪機構(gòu)形狀有限，使行程H較為困難。4、凸輪壓力角較大。要減小它就要增大凸輪圓半徑。會增加其質(zhì)量。八、刨刀切削運動機構(gòu)的尺度綜合及運動特性評定。1、原動件曲柄AB的轉(zhuǎn)速n（r/min）刨刀動作行程的刨削平均速度Vm=H/（+）/w1=600mm/s極位夾角=180(k-1/k+1)=33.06，曲柄AB角速度W1=n1/30=6.03rad/s代入整理得n1=60Vm/H（1+1/k）=57.58r/min2、針對選定的兩種平面六桿機構(gòu)示意圖，根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件和原動件的運動參數(shù)進行機構(gòu)尺度綜合，即確定各構(gòu)

11、件的運動尺寸。3、因為要求速度波動越小越好，所以可以按照速度均方根偏差最小的條件對初步選定的兩種平面六桿機構(gòu)進行運動特性比較，然后選取速度均方根偏差最小者為刨刀切削運動執(zhí)行機構(gòu)。速度均方根偏差V= ，式中n為對應(yīng)于刨刀切削工作段曲柄AB轉(zhuǎn)角范圍所取的計算點數(shù)，Vi為對應(yīng)點刨刀的實際速度，Vm為刨刀的切削平均速度。方案一：位置號01234567位置號89101112131415V1=方案二：位置號01234567位置號89101112131415V2=九、確定電機功率Pd與選型1.取曲柄AB為等效構(gòu)件，根據(jù)機構(gòu)位置和切削阻力Fr確定一個運動循環(huán)中的等效阻力距Mr（） 2.根據(jù)Mr（）的值，采用數(shù)

12、值積分中的梯形法，計算曲柄中處于各個位置時Mr（）的功=Wr（）。因為驅(qū)動力矩可視為常數(shù)，所以按照Md=確定等效驅(qū)動力矩Md3.將曲柄位置號（成轉(zhuǎn)角）值列成表格轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角Md=4. 由P=MdW1 計算刨刀切削運動所需的功率，考慮到機械摩擦損失及工件橫向進給運動所需的功率，按照Pd=1.2p確定電機功率，并選定電機型號。 P=十、計算電機軸與執(zhí)行機構(gòu)原動件的速度比i和選定減速機構(gòu)電機軸轉(zhuǎn)速nd= 比執(zhí)行機構(gòu)原動件（曲柄AB）的轉(zhuǎn)速n1= 大得多，其比值i=nd/n1= 所以其間必須配置減速機構(gòu)，可以根據(jù)i值選定減速機構(gòu)的類型和其速度比，減速機構(gòu)傳動比常用比值如下：傳動類型（單級）傳動比i圓柱齒輪機構(gòu)（開式）圓柱齒輪機構(gòu)（閉式）直齒輪機構(gòu)渦輪蝸桿機構(gòu)V帶傳動鏈傳動i=nd/ni= 所以選擇2個傳動比為3 的圓柱齒輪機構(gòu)（閉式）和一個傳動比為 的V帶傳動對于各齒輪和皮帶輪m= Z1 Z2 Z3 Z4Z1= Z2= Z3= Z4= 十一、估算飛輪轉(zhuǎn)動慣量 步驟如下： 1，由M（）=Md-M（）確定等效力矩M（）。 2，根據(jù)M（）的值采用數(shù)值積分中的梯形法，計算一個運動循環(huán)中曲柄處于計算位置時等效力矩M（）的功W（）。 3，將曲柄位置號和對應(yīng)的M（）及W（）值列成表格。位置號01234567位置號891011121314154，由W=Wmax-Wmin求出最大盈虧