牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(論文)題目:牛頭刨床學(xué)生姓名：xx專業(yè)：_西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院機(jī)械類專業(yè)學(xué)號(hào)：222010322210xx0班級(jí)：2010級(jí)6班指導(dǎo)教師：李華英成績(jī)：1.緒論………………………2.機(jī)構(gòu)的選型………………2.1主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型…………………2.2輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型………………3.原動(dòng)機(jī)的選用……………4.擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案………………………傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)……………5.繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖……………………6.機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)確定………………………7.靜力分析和初定各構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù)…………………8.主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析……………9.主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析……………主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析圖解法………………10.凸輪的設(shè)計(jì)……………………參考文獻(xiàn)……………………1.緒論牛頭刨床的簡(jiǎn)介牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動(dòng)，且切削時(shí)刨刀的移動(dòng)速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺(tái)應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺(tái)還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。DDS5A24B31EC5615050250S3(導(dǎo)桿中點(diǎn)）圖1設(shè)計(jì)對(duì)象 圖圖2牛頭刨床系統(tǒng)圖2.機(jī)構(gòu)的選型2.1主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型牛頭刨床的刨刀機(jī)構(gòu)即為主執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)輸出地機(jī)構(gòu)?？晒┻x擇的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案如圖3所示。 圖3主執(zhí)行機(jī)構(gòu)參考方案參考方案中均為一自由度的能實(shí)現(xiàn)“將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動(dòng)”的六桿=2\*ROMANII級(jí)機(jī)構(gòu)。但所列舉的各個(gè)方案中，方案1是行程擴(kuò)大機(jī)構(gòu)，又具有急回特性要求，且控制住行程速比系數(shù)要求就能夠?qū)崿F(xiàn)切削時(shí)刨刀近似等速的要求。方案1中各構(gòu)件受力特性良好，所以最終選擇方案1為牛頭刨床主執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.2輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型：輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指控制工件運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，即牛頭刨床的工作臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。根據(jù)輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型的以下要求：與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)有相同的工作周期。輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成間歇運(yùn)動(dòng)”的機(jī)構(gòu)。所選的輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格協(xié)調(diào)，這就意味著輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)盡量用同一個(gè)原動(dòng)機(jī)。而“將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成間歇運(yùn)動(dòng)”的機(jī)構(gòu)有：棘輪機(jī)構(gòu)：它是由擺桿、棘爪、棘輪及機(jī)架所組成。擺桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘爪往復(fù)擺動(dòng)，棘輪作單向間歇回轉(zhuǎn)。槽輪機(jī)構(gòu)：它是由具有徑向槽的槽輪和具有圓銷的構(gòu)件及機(jī)架組成。具有圓銷的構(gòu)件為主動(dòng)件。凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：它是由凸輪、轉(zhuǎn)盤、及機(jī)架組成。凸輪為主動(dòng)件。不完全齒輪機(jī)構(gòu)：它與普通齒輪機(jī)構(gòu)不同之處是在主、從動(dòng)件的節(jié)圓上沒有布滿輪齒。因此，當(dāng)主動(dòng)輪作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪作單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。比較四種方案各方面特點(diǎn)，最終選擇齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)為最終輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖1中輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，當(dāng)主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾子推動(dòng)擺桿6擺動(dòng)，經(jīng)連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，連桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)上鉸接棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪轉(zhuǎn)一周，棘輪轉(zhuǎn)過2π/Z角度，其中Z為棘輪齒數(shù)。棘輪裝配在傳動(dòng)蝸桿上，棘輪的間歇運(yùn)動(dòng)最終通過傳過蝸桿轉(zhuǎn)換成工作臺(tái)的間歇進(jìn)給。這樣主動(dòng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以得到工作臺(tái)的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.原動(dòng)機(jī)的選用牛頭刨床的原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式為連續(xù)回轉(zhuǎn)，可以選擇的原動(dòng)機(jī)為內(nèi)燃機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)和電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的功率/重量比大，輸出剛度硬，單向回轉(zhuǎn)，噪聲小，初始成本低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是各種原動(dòng)機(jī)中最低的，且維護(hù)要求較少，功率范圍非常廣。所以，綜合各方面條件，確定選擇電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)件。電動(dòng)機(jī)又有各種類型，如交流異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、交流變頻變速電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和力矩電動(dòng)機(jī)等。交流三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、體積小、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、堅(jiān)固耐用；能保持恒速運(yùn)行及經(jīng)受較頻繁的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)；但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，調(diào)速困難。一般機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最多。所以，綜合考慮各方面條件，確定原動(dòng)機(jī)為交流三相異步電動(dòng)機(jī)型。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定為：根據(jù)所設(shè)計(jì)的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)速n1=56r/min和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可選擇出原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min-1500r/min之間為宜，可以選擇1440r/min的。原動(dòng)機(jī)類型確定為：Y型三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1400r/min的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y2-100L1-4。其額定功率為2.2KW，額定電流為5.2A，效率為80%，噪聲也比較低。擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案4.1傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用通常是實(shí)現(xiàn)減速、增速和變速，有時(shí)也用作實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換，并且在傳遞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將原動(dòng)機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通常要把原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，僅選用一種傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)的情況較少見，大多數(shù)情況是選擇若干種傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)合理地加以組合布置，構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作要求。在進(jìn)行傳動(dòng)裝置和機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題：(1)設(shè)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為nd，執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為nr，則傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的總傳動(dòng)比如果傳動(dòng)裝置系統(tǒng)由n個(gè)傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，其每個(gè)傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分別為i1，i2，……in，則i=i1.i2.i3.……in每種傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的取值可參閱表3.1。若i大于推薦值時(shí)，通常應(yīng)該用兩級(jí)或兩級(jí)以上的傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合來進(jìn)行傳動(dòng)。常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理取值范圍傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度m/s5~255~3015~2515~12015~3515~40減速比≤5≤8~15≤7~10≤4~8≤80≤6~10最大功率kw2000750―1200150―250500005503750(2)當(dāng)系統(tǒng)為減速傳動(dòng)時(shí)，宜使i1<i2<i3……in，并使相鄰兩級(jí)傳動(dòng)比相差不要太大。這樣可使中間各級(jí)軸有相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速和較小的扭矩，轉(zhuǎn)軸及軸上的零件可以設(shè)計(jì)得尺寸較小，從而獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)。(3)因?yàn)閭鲃?dòng)軸及軸上的傳動(dòng)零件的尺寸，主要取決于所傳遞的扭矩。當(dāng)系統(tǒng)傳遞的功率一定時(shí)，軸的轉(zhuǎn)速愈高，其扭矩愈小，傳動(dòng)軸與傳動(dòng)零件的尺寸可以設(shè)計(jì)得愈小，故宜將傳動(dòng)能力小的機(jī)構(gòu)安排在高速級(jí)。如帶傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)；需要密封的齒輪傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)，這樣因齒輪尺寸小，可減小密封箱體的外廓尺寸；生產(chǎn)成本高、加工困難的零件宜布置在高速級(jí)，如錐齒輪傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)。(4)為了使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少震動(dòng)沖擊和噪音，宜將帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)，從而可利用傳動(dòng)帶的彈性吸振、打滑，防止過載時(shí)損壞基它零件。鏈傳動(dòng)沖擊、振動(dòng)大，宜布置于中、低速膜的形成，從而提高蝸桿傳動(dòng)的效率。(5)蝸桿傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)，以便提高齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度，有利于液體動(dòng)力潤(rùn)滑油膜的形成，從而提高蝸桿傳動(dòng)的效率。(6)為了減少能耗、減輕振動(dòng)，宜將轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等布置在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連的低速級(jí)一端。(7)選擇盡可能短的傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@樣作可減少機(jī)械的構(gòu)件、零件數(shù)目，降低制造成本，提高機(jī)械效率和系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和可靠性，同時(shí)也關(guān)系到設(shè)備的使用、保養(yǎng)和維修的簡(jiǎn)便程度。皮帶傳動(dòng)比i0皮帶傳動(dòng)比i0=1.9齒輪傳動(dòng)比i12=3.3i34=3.9由電動(dòng)機(jī)傳出的轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分，經(jīng)過皮帶輪減速度變?yōu)?40，再經(jīng)過齒輪減速最后輸出的速度為56轉(zhuǎn)/分。5.繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖6.機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書上要求：曲柄轉(zhuǎn)速n156機(jī)架LAC370刨刀行程H320行程速比系數(shù)K1.48連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD0.26工作阻力F(N)5000導(dǎo)桿質(zhì)量m3(kg)22導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS3(kgm2)1.2滑塊質(zhì)量m5(kg)6015等設(shè)計(jì)要求，可確定出機(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù):機(jī)構(gòu)總高H=523 機(jī)架AC=370 曲柄AB=111 擺桿CD=535 連桿DE=139靜力分析和初定各構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.選取長(zhǎng)度比例尺μ，作出機(jī)構(gòu)在位置2的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。如附圖1所示，選取μ=l/OA（m/mm)進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度，OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時(shí)，必須注意μ的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2.求原動(dòng)件上運(yùn)動(dòng)副中心A的v＇和av=ωl＝式中v——B點(diǎn)速度（m/s）方向丄AOa=ωl= 式中a——A點(diǎn)加速度（m/s）,方向A→O3.解待求點(diǎn)的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動(dòng)件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動(dòng)件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對(duì)運(yùn)動(dòng)與牽連運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點(diǎn)的速度矢量方程根據(jù)平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件兩點(diǎn)間速度的關(guān)系絕對(duì)速度=牽連速度+相對(duì)速度先列出構(gòu)件２、４上瞬時(shí)重合點(diǎn)Ａ（Ａ，Ａ）的方程，未知數(shù)為兩個(gè)，其速度方程：Ｖ＝v+v方向：丄ＡＯ丄AO∥ＡＯ大?。海喀豯？（２）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點(diǎn)，取矢量pa代表v,則速度比例尺μ（m?s/mm）μ==（３）作速度多邊形，求出ω、ω根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v(m/s)為v=μpa=ω=v/l=其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。Ｖ=ωl=B點(diǎn)速度為Ｖ，方向與v同向.（４）列出C點(diǎn)速度矢量方程，作圖求解V、VV=Ｖ+V方向：水平丄BＯ丄BC大小：？ωl？通過作圖，確定Ｃ點(diǎn)速度為V=μbc=V＝μpc= 式中V，方向丄BC式中V——Ｃ點(diǎn)速度，方向?yàn)閜→c。４．解待求點(diǎn)的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度（１）列出Ｃ點(diǎn)加速度矢量方程式牽連速度為移動(dòng)時(shí)絕對(duì)加速度＝牽連加速度＋相對(duì)加速度牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，（由于牽連運(yùn)動(dòng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相互影響）絕對(duì)加速度＝牽連加速度＋相對(duì)加速度＋哥氏加速度要求Ｃ點(diǎn)加速度，得先求出Ｂ點(diǎn)加速度，要求出B點(diǎn)的加速度，則需要求出A點(diǎn)的加速度，再根據(jù)A點(diǎn)的加速度作圖求出：a=a+a=a+a+a方向：？丄ＡＢ∥ＡＢ丄ＡＢ大?。?？ωl？ωl?2ωv(2)定出加速度比例尺在一號(hào)圖紙中取Π為加速度極點(diǎn)，去矢量Πa’代表a，則加速比例尺μ（m?s/mm）μ==(3)作加速度多邊形，求出a、a、a，根據(jù)矢量方程圖：可求出：a=μa=a=a?l/l=a=ω?l=(4)列出C點(diǎn)加速度矢量方程，作圖求解a、a、aa=a+a+a方向：水平∥BC丄BC如圖大?。?？V/l?已求出（如圖）由上式可得：a=將代表a的矢量k