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1、牛头刨床课程设计说明书 0目录1、设计内容及要求 -31.1、设计内容 -31.2、机构的工艺功能要求 -32、机器运动方案初步拟定 -32.1、机器工艺动作分解及要求 -32.2、机器运动循环图 -32.3、执行机构的选型 -42.3.1、刨刀的刨削运动 -42.3.2、横向进给运动 -62.3.3、垂直进给运动 -92.3.4、运动方案的确定 -93、主机构尺度综合及运动分析 -103.1、原始数据 -103.2、主机构的尺度综合 -103.3、主机构的运动分析 -103.3.1、位置 1 的运动分析-103.3.2、位置 10 的运动分析 -143.3.3、速度加速度线图 -164、电动
2、机功率与型号的确定 -174.1、等效阻力矩的计算 -17牛头刨床课程设计说明书 14.2、等效驱动力矩的计算 -194.3、电动机型号的确定 -195、飞轮的转动惯量 -205.1、等效力矩的计算 -205.2、飞轮转动惯量的计算 -216、主机构受力分析 -216.1、位置 1 的力分析 -21 6.2、位置 10 的力分析 -227、传动机构设计 -237.1、减速比及分配 -237.2、齿轮机构设计 -238、进给运动 -248.1、横向进给运动 -牛头刨床课程设计说明书 2248.2、垂直进给运动 -25 总结与体会 -26 参考文献 -27 牛头刨床课程设计说明书 31 1、设计内
3、容及要求、设计内容及要求1.11.1、设计内容、设计内容平面刨削机床运动简图设计及分析，计算刨削机构在指定位置的速度、加速度、受力，绘制位移、速度、加速度曲线、平衡力矩曲线、等效阻力矩曲线以及等效驱动力矩曲线。根据上述得到的数据，确定飞轮的转动惯量 JF。1.21.2、机器的工艺功能要求、机器的工艺功能要求刨削尽可能为匀速，并要求刨刀有急回特性。 1刨削时工件静止不动，刨刀空回程后期工件作横向进给，且每次横向进 2给 量要求相同，横向进给量很小并且随工件的不同可调。工件加工面被抛去一层后，刨刀能沿垂直工件加工面方向下移一个切削 3深 度，然后工件能方便地作反方向间歇横向进给，且每次进给量仍然要
4、求相同。原动机采用电动机。 42 2、机器运动方案简图的拟定、机器运动方案简图的拟定2.12.1、机器工艺动作分解及要求、机器工艺动作分解及要求根据机器的工艺功能要求，其工艺动作分解如下：1、刨刀的切削运动：往复移动，近似均匀，具有急回特性。2、工件的横向进给运功：间歇运动，每次移动量相同，在刨刀空回程后期完成移动，要求移动量小且调整容易。工件刨去一层之后能方便地作反向间歇横向移动进给，同样要求反向进给量每次相同且易调整。3、刨刀的垂直进给运动：间歇移动，工件刨去一层之后刨刀下移一次，移动量调整方便。2.22.2、机器运动循环图、机器运动循环图图 2-1 直线式工作循环图牛头刨床课程设计说明书
5、 4图 2-2 圆周式工作循环图2.32.3、三个执行机构的选型、三个执行机构的选型：2.3.12.3.1、刨刀的切削运动、刨刀的切削运动按照原始条件，原动机采用电动机，电机转子的回转运动经过减速传动装置后再传给刨刀切削运动的执行机构，所以它应具备回转运动转换成双向移动的功能，常用于实现这一功能的执行机构有以下几种：1、移动从动件凸轮机构：一般凸轮作为主动件，做连续回转运动或平移运动，其轮廓曲线的形状取决于从动件的运动规律。图 2-3 凸轮机构示意图牛头刨床课程设计说明书 5凸轮机构易实现工作行程匀速及具有急回特性要求，但是受力差，易磨损，行程大时基圆大，凸轮尺寸大，较难平衡和制造。2、平面连
6、杆机构：图 2-4 平面连杆机构平面连杆机构受力好，磨损小，工作可靠，具有急回特性，但是只能实现近似的匀速运动。3、齿轮齿条机构：图 2-5 齿轮齿条机构轮齿条机构可实现工作行程为匀速移动的要求，但行程开始及终止时有冲击，适用于大行程而不适宜于小行程，且必须增加变速机构才能得到急回运动。4、螺旋机构：牛头刨床课程设计说明书 6图 2-6 螺旋机构螺旋机构能得到均速移动的工作行程，且为面接触，受力好，但行程开始和终止时有冲击，安装和润滑较困难，且必须增设换向和变速机构，才能的到急回运动。5、凸轮-连杆组合机构：图 2-7 凸轮连杆组合机构凸轮-连杆组合机构能实现给定的运动要求，但是具有凸轮机构存
7、在的缺点，且设计制造比较复杂。2.3.22.3.2、横向进给运动、横向进给运动工件的横向进给运动量是很小的，且每次要求等进给量进给，又因为必须防止工件在刨削力的作用下沿横向移动，所以横向进给机构除了能实现小而且等量进给外，在非进给时还应具备有自动固定的功能。螺旋机构能满足这些功能，而且结构简单，容易制造。因此，可选用螺旋机构作为横向进给运动的执行机构，其动力仍然来自驱动刨刀运动的电动机，不必另设动力源。工件要能间歇移动，螺旋必须作间歇转动，所以在螺旋机构之前必须串联一个间歇转动机构，且与刨刀切削运动执行机构相联，这样可以方便实现切削牛头刨床课程设计说明书 7运动和横向进给运动的协调配合。能够实
8、现将连续回转运动转化成间歇转动的机构有：1、槽轮机构：图 2-8 槽轮机构槽轮机构结构简单，制造容易，工作可靠，但每次转角较大且不可调整， 为了反向回转，必须增加反向机构。2、曲柄摇杆棘轮机构：图 2-9 曲柄摇杆棘轮机构曲柄摇杆棘轮机构结构简单，制造容易，每次转角较小，容易调整且为等量转动，采用双向式棘轮还可以方便地实现棘轮反转。3、不完全齿轮机构：牛头刨床课程设计说明书 8图 2-10 不完全齿轮机构不完全齿轮机构可以实现等速转位和等量转角，但不可调整，如需反转必须增加反向机构。4、凸轮式间歇运动机构：图 2-11 凸轮式间歇运动机构凸轮间歇运动机构传动平稳，噪音低，适用于高速场合，但凸轮
9、加工复杂，精度要求高，每次转角不可调，如需反转应增设反向机构。5、星轮机构：牛头刨床课程设计说明书 9图 2-12 行星轮系机构星轮机构具有槽轮机构的启动性能，又兼有不完全齿轮机构等速转位的优点，可以实现等量转角，但不可调，同时星轮加工制造困难。2.3.32.3.3、刨刀垂直进给运动、刨刀垂直进给运动为了实现刨刀的垂直进给运动，可以在刨刀切削运动执行件上设置一个在垂直于刨削方向上能作间歇移动的执行机构。与横向进给类似，该执行机构同样应具有小进给量可调且在非进给时具有自动固定的功能，同时考虑到动力源可以采用手动，因此采用一个简单螺旋机构作为刨刀垂直进给运动的执行机构，既简单又工作可靠。2.3.4
10、2.3.4、运动方案的确定、运动方案的确定根据以上的分析可知，能实现机器总体工艺功能的方案有许许多多，通过分析比较确定实现该机器的三个工艺动作的执行机构分别为：1、刨刀切削运动采用平面连杆机构。2、工件横向进给运动采用曲柄摇杆棘轮机构与螺旋机构串联。3、刨刀垂直进给运动采用螺旋机构。为了实现刨刀切削速度尽可能为匀速，作为刨刀切削运动的执行机构平面连杆机构，应该采用平面六杆机构来实现。图 2-13 方案一示意图牛头刨床课程设计说明书 10采用上述结构最为简单，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
11、K 的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。图 2-14 方案二示意图该方案在传力特性和执行件的速度变化方面比方案 1 有所改进，但在曲柄摇杆机构中，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较大。图 2-15 方案三示意图牛头刨床课程设计说明书 11该方案传力特性好，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。综上：选用方三作为机构的主切削机构。3 3、刨刀切削运动机构的尺度综合及运动特性评定刨刀切削运动机构的尺度综合及运动特性评定3.13.1、原始数据、原始数据表 3-1 原始数据3.23.2、主机构的尺度综合、主机构的尺度综合根据方案三的
12、机构图可得= 84.3411180 KKsradn/62. 5301 2=53.7r/min O4B=701.46mm 160 1(1)mvn HK 2sin2HO2O4= O4B=420.88mm AO2=O2O4=126mm 534 .17sinBC=BO4=175.37mm 413.33.3、主机构的运动分析、主机构的运动分析机构 1 和 10 位置的运动简图如下图所示：刨削平均速度 vm(mm/s)630行程速度变化系数 K1.48刨刀冲程 H(mm)420切削阻力 Fr(N)5500空行程摩擦阻力（N）275刨刀越程量 S(mm)21刨头重量（N）650杆件比重（N/m）340许用不
13、均匀系数0.05牛头刨床课程设计说明书 12图 3-1 主机构简图3.3.13.3.1、位置、位置 1 1 的运动分析的运动分析对曲柄位置 1 做速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）1、取曲柄位置“1 进行速度分析取构件 3 和 4 的重合点 A 进行速度分析，取速度极点 P，速度比例尺 v=0.1(m/s)/mm，作速度多边形如图 3-1，列速度矢量方程：式（3-1）3434AAAA大小 ? ?方向 AO4AO2BO4式中：=0.71m/s 方向:AOAAl 2322AO2= 0.20m/s4A=0.68m/s34AA=0.45rad/s 4牛头刨床课程设计说明书 13图 3-2 速度多边形取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程C =B + CB 式（3-2）大小 ?
