哈工大機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)牛頭刨床方案一

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械原理課程簸計(jì)課程名稱：機(jī)械原理設(shè)計(jì)題目：牛頭藥床（方案1）院系：機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：1108301計(jì)者：XXX學(xué)號(hào)：11108301XX指導(dǎo)教師：古樂(lè)設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年7月哈爾濱工業(yè)大學(xué)一、功能描述刨刀水平作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，切削安裝在工作臺(tái)上的工件。刨刀每次切削一次，工作臺(tái) 沿著刨刀運(yùn)動(dòng)的水平垂直方向進(jìn)給0.12、0.24、0.36mm/次，分3檔可以調(diào)節(jié)。刨刀每次 切削一次，工作臺(tái)沿著刨刀運(yùn)動(dòng)的上下垂直方向進(jìn)給0.08、0.16、0.24mm/次，分3檔可以 調(diào)節(jié)。工作臺(tái)的水平與垂直進(jìn)給不能同時(shí)進(jìn)行。刨刀最大行程520mm，每分鐘

2、刨刀切削 15,24,37次，分3檔可以調(diào)節(jié)。電機(jī)功率約4KW,額定轉(zhuǎn)速1420轉(zhuǎn)/分。圖1-1牛頭刨床的使用功能描述簡(jiǎn)圖二、工藝動(dòng)作分析由使用功能描述可知，牛頭刨床在加工平面時(shí)有兩個(gè)工藝動(dòng)作協(xié)調(diào)完成，即刨刀每切削一次,工作臺(tái)沿著刨刀運(yùn)動(dòng)的水平垂直方向移動(dòng)5mm以及工作臺(tái)沿著刨刀運(yùn)動(dòng) 的水平垂直方向的移動(dòng)。根據(jù)牛頭刨床的工藝動(dòng)作分析，選定執(zhí)行構(gòu)件刨刀頭作為參考構(gòu)件, 據(jù)此，可以畫(huà)出牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。! 7/1 4圖2-1機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖三、運(yùn)動(dòng)功能分析根據(jù)分析的牛頭刨床由原動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換的邏輯關(guān)系, 可以繪制出牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖。圖3-1機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖四、機(jī)

3、械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定4.1根據(jù)運(yùn)動(dòng)功能單元確定替代結(jié)構(gòu)（1）一般情況下，在工廠的廠房?jī)?nèi)使用的普通機(jī)床都采用三相交流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。因此，牛頭刨床也用三相交流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為1420rpm。圖4-1三相交流電動(dòng)機(jī)及其運(yùn)動(dòng)功能單兀表達(dá)符號(hào)（2）帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)尺寸要求不嚴(yán)格、傳運(yùn)精度要求不高的牛頭刨床中，可以選用帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滿足過(guò)載保護(hù) 的功能。圖4-2帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)（3）圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。因 此，選用帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同滿足運(yùn)動(dòng)功能單元3運(yùn)動(dòng)縮小的功能。圖

4、4-3帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)（4）牛頭刨床的功能系統(tǒng)圖中的運(yùn)動(dòng)功能單元5的功能是把運(yùn)動(dòng)功能單元 4的1個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)分支成2個(gè)運(yùn)動(dòng)。圖4-4把1個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)分支成2個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)（5）由于刨刀切削金屬時(shí)，其切削力較大，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳遞較大的力。因此，應(yīng)選用低副機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為了提高牛頭刨床的工作效率，在刨刀返回時(shí)應(yīng)比切 削時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)速度快一些。這也就是說(shuō)，應(yīng)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有急回特性。根據(jù)上述分析，選 用六連桿滑塊機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)以替代功能單元6。圖4-5六連桿滑塊機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)（6）選用擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)?？紤]到要把擺動(dòng)從動(dòng)件的擺動(dòng)傳遞較遠(yuǎn)的距離，可以把鉸

5、鏈四桿機(jī)構(gòu)與擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)組合在一起替代功能單元7。圖4-6鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)與擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪 機(jī)構(gòu)組合及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)（7）選用棘輪機(jī)構(gòu)替代功能單元8。圖4-7棘輪機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)選用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)替代功能單元10。圖4-8齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào) (9)選用螺旋機(jī)構(gòu)替代功能單元11。X1”77zz?圖4-9螺旋機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)功能單元表達(dá)符號(hào)4.2繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖I.電動(dòng)肌3.心史冠輪h朋気5. 6r 7.敢15. 16.肉輪乩庇|.凸輪抄桿 |丨血rtH圧冏f 1J.練輪U, M爪17.業(yè)制H. i.lTfr vi. rfk20.刀八Sf.滑It也 鞭f約

6、.I自抽2-t.附尿 筆忡桿圖4-10牛頭刨床運(yùn)動(dòng)方案機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖五、機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)件尺寸確定51牛頭刨床刨刀運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定牛頭刨床刨刀運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是六桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述牛頭刨床的已知條件, 滑枕行程為H=520mm并設(shè)，連桿BC驅(qū)動(dòng)滑枕的最大壓力角為 該牛頭刨床的行程速比系數(shù)為K=1.5圖5-1牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)時(shí)，連桿BC驅(qū)動(dòng)滑枕的最大壓力角最小。牛頭刨床的行程為曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極為夾角為根據(jù)已知行程速比系數(shù)，極為夾角為于是，導(dǎo)桿的長(zhǎng)度為連桿BC的長(zhǎng)度為設(shè)則5.2牛頭刨床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定5.2.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)按傳遞功率4kW進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳動(dòng)帶類型和帶傳動(dòng)形式選擇普通V帶開(kāi)

7、口傳動(dòng)。普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算表5-1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算序 號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式和參數(shù)選定1設(shè)計(jì)功率kW2選定帶型根據(jù)和選A型普通V帶3初定傳動(dòng)比i4小帶輪 基準(zhǔn)直徑mm5大帶輪 基準(zhǔn)直徑mm6傳動(dòng)比i計(jì)入滑動(dòng)率 取7帶速vm/s普通V帶8初定軸間距mm，取9所需基 準(zhǔn)長(zhǎng)度mm，取10實(shí)際軸間距amm11小帶輪包角o12單根V帶 傳遞的額 定功率kW13傳動(dòng)比 的額定功率 增量kW14V帶的根數(shù)z，取z=45.2.2齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)牛頭刨床齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分配齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為采用兩級(jí)齒輪減速，每級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為（3）牛頭刨床齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 以為設(shè)定實(shí)際中心距的計(jì)算基

8、礎(chǔ)，且以第一級(jí)傳動(dòng) 為例。表 5-2 齒輪傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算序 號(hào)名稱代號(hào)公式齒輪1齒輪21模數(shù)m3mm2齒數(shù)z17923分度圓柱 螺旋角04分度圓 壓力角5齒頂咼系數(shù)16頂隙系數(shù)0.257分度圓直徑d51mm276mm8基圓直徑47.924mm259.355mm9齒距p9.425mm10基圓齒距8.856mm11齒頂咼3mm12齒根咼3.75mm13全齒高h(yuǎn)6.75mm14齒頂圓直徑57mm282mm15齒根圓直徑43.5mm268.5mm16中心距a163.5mm17齒頂壓力角18重合度根據(jù)表 5-2 中齒輪的齒數(shù)，兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的實(shí)際傳動(dòng)比為5.3 牛頭刨床輔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸的確定5.3.1

9、 牛頭刨床輔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定（1） 凸輪運(yùn)動(dòng)角的確定 凸輪運(yùn)動(dòng)角決定著工作臺(tái)與刨刀運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的時(shí)序。由牛頭刨床運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖看到，當(dāng)牛 頭刨床的刨刀在工作行程時(shí)，其工作臺(tái)靜止。當(dāng)牛頭刨床的刨刀空回到行程的一半時(shí)，其工 作臺(tái)開(kāi)始進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)刨刀空回到行程的四分之三時(shí)，其工作臺(tái)停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。表 5-3 凸輪運(yùn)動(dòng)角運(yùn)動(dòng)角名稱近休止角升程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動(dòng)角運(yùn)動(dòng)角值結(jié)果2） 凸輪、棘輪、絲杠、齒輪基本參數(shù)的確定工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)絲杠的參數(shù)以工作臺(tái)沿著水平垂直方向進(jìn)給0.12mm/次為例，即選取梯形螺紋絲杠，其公稱直徑為其螺距為絲杠每次所需轉(zhuǎn)角為工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)絲杠前端傳動(dòng)齒輪與棘輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)絲杠前端傳動(dòng)齒輪為齒輪 14、齒輪 15，齒輪 14 與棘輪 13 固聯(lián)，齒輪 15 與絲杠21 固聯(lián)?？紤]到齒輪14 和齒輪 15嚙合時(shí)的性能更好一些，兩者的齒數(shù)值互為質(zhì)數(shù)，取考慮到棘輪各齒的均勻磨損，和值互為質(zhì)數(shù)，取齒輪 15（絲杠21）的轉(zhuǎn)角為工作臺(tái)（螺母）22 每次進(jìn)給量為棘輪驅(qū)動(dòng)擺桿12 的擺角為凸輪機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)的參數(shù) 凸輪機(jī)構(gòu)的推桿10 是雙搖桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，棘輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)擺件12 是雙搖桿機(jī)構(gòu)的從 動(dòng)件。凸輪9 的升程就是推桿10的最大擺角，即棘輪驅(qū)動(dòng)擺桿12 的擺角可取為雙搖桿機(jī)構(gòu)一般都具有擺角的縮小和放大功能?？?/p>