《牛头刨床设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牛头刨床设计说明书（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、牛头刨床课程设计说明书11 1、课程标题与目的、课程标题与目的1.1课程标题课程标题 -牛头刨床机构的课程设计1.2课程设计目的课程设计目的1、学会机械运动简图设计的步骤和方法。2、巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法。3、培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合的能力。4、培养学生进行机械创新设计的能力。2 2、设计内容及要求、设计内容及要求2.12.1、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。2.22
2、.2、机器的工艺功能要求、机器的工艺功能要求1、刨削尽可能为匀速，并要求刨刀有急回特性。2、刨削时工件静止不动，刨刀空回程后期工件作横向进给，且每次横向进给量要求相同，横向进给量很小并且随工件的不同可调。3、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求相同。4、原动机采用电动机。3 3、机器运动方案简图的拟定、机器运动方案简图的拟定3.13.1、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。牛头刨床课程设计说明书22
3、、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。3.23.2、机器运动循环图、机器运动循环图图 3-1 直线式工作循环图图 3-2 圆周式工作循环图牛头刨床课程设计说明书33.33.3 三个执行机构的选型三个执行机构的选型：3.3.13.3.1 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
4、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 3-3 凸轮机构示意图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、平面连杆机构：图 3-4 平面连杆机构牛头刨床课程设计说明书4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：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
5、到急回运动。图 3-5 齿轮齿条机构4、螺旋机构：图 3-6 螺旋机构牛头刨床课程设计说明书5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 3-7 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在的缺点，且设计制造比较复杂。3.3.2.3.3.2.工件横向进给运动工件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
6、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运动和横向进给运动的协调配合。能够实现将连续回转运动转化成间歇转动的机构有：牛头刨床课程设计说明书61、槽轮机构：图 3-8 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 3-9 曲柄摇杆棘轮机构曲柄摇杆棘轮机构结构简单，制
7、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。牛头刨床课程设计说明书73 不完全齿轮机构：图 3-10 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 3-11 凸轮式间歇运动机构牛头刨床课程设计说明书8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：图 3-12 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。3.3.
8、33.3.3、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。3.3.43.3.4、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
9、刀垂直进给运动采用螺旋机构。牛头刨床课程设计说明书9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。平面连杆机构方案确定平面连杆机构方案确定：参考方案：图 2-13 方案一示意图 图 2-14 方案二示意图 图 2-15 方案三示意图方案分析：对方案一、 1. 机构具有确定运动，自由度为 F=3n-（2Pl+Ph）=35-(27+0)=1，曲柄为机构原动件；2. 通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求 3. 工作性能，工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满
10、足任意行程速比系数 K 的要求；4. 传递性能，机构传动角恒为 90，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；5. 动力性能，传动平稳，冲击震动较小；6. 结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易；7. 经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。综上所述，选择方案一牛头刨床课程设计说明书104 4、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4.14.1 机构运动尺寸计算机构运动尺寸计算4.1.1 原始参数原始参数：表 4-1 原始数据刨削平均速度 vm(mm/s)530行程速度变化系数 K1.46刨冲程 H(mm)
11、320切削阻力 Fr(N)3500空行程摩擦阻力（N）175刨刀越程量 S(mm)16刨头重量（N）550杆件比重（N/m）220许用不均匀系数0.054.1.24.1.2各构件尺寸各构件尺寸：= O4B= = 552.6mmO2O4= O4B= 331.6mm AO2=O2O4 = 96mm 牛头刨床课程设计说明书11BC= BO4 = 138.2mm 垂直高度 Y= =540mm 表 4-2 机构各尺寸LO4BLO2ALBCO2O4HY33.66552.6mm96mm138.2mm331.6mm570mm540.84.24.2. 原动件转速原动件转速 n n1 1的计算的计算刨刀的进程和回
12、程共640mm，平均速度是530mm/s，根据运动关系:n1=1/T*60=58.979r/min 4.3.4.3.主机构尺寸综合及运动分析主机构尺寸综合及运动分析牛头刨床课程设计说明书12图 41 机构运动简图4.3.14.3.1曲柄位置曲柄位置“2”“2”速度分析速度分析:（列矢量方程，画速度 图，加速度图）取曲柄位置“2”进行速度分析。因构件 2 和 3 在 A 处的转动副相连，故 VA2=VA3，其大小等于2lO2A，方向垂直 于 O2 A线，指向与 2一致。2=2n2/60 rad/s=6.173rad/sA3=A2=lO2A=6.1730.096m/s=0.5926m/ s取构件
13、3 和 4 的重合点 A 进行速度分析。列速度矢量方程， 得牛头刨床课程设计说明书13A4=A3+A4A3 （41） 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B式中 A3=2lO2A=6.1730.096m/s=0.5926m/s取速度极点 P，速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm ,作速度多边 形见如图4-2 所示图 4-2 2 点速度多边形取 5 构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5 （42）大小 ? ?方向 XX O4B BC式中B5=0.565 m/sA4A3=0.43 5 m/sC5B5=0.12 5 m/s牛头刨床课程设计说明书14取速度极点 P，速度比例尺
14、v=0.01(m/s)/mm, 作速 度多边形如图4-2 所示计算结果的表格表示：表 4-4 .6 位置各点的速度A34C5B4CBVc50.385m/s1.022rad/s0.115m/s0.8333 rad/s0.565 m/s4.3.24.3.2 曲柄位置曲柄位置“2”“2”加速度分析加速度分析取曲柄位置“2”进行加速度分析。因构件 2 和 3 在 A 点 处的转动副相连，故aA3n= aA2n,其大小等于2lO2A,方向由 A 指向 O2。取 3、4 构件重合点 A 为研究对象，列加速度矢量方程得：aA4 = aA4n + aA4 = aA3n + aK + aA4A3 （43） 大小
15、: 42lO4A ? 24A4A3 ?方向： BA O4B AO2 O4B（向左）O4B式中 aA4n =42lO4A=0.425 m/s2aA3n=22LO2A=6.17320.096 m/s2=3.658m/s2aK =24A4A3=0.9m/s2取加速度极点为 P,加速度比例尺 a=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形如图4-3. 牛头刨床课程设计说明书15图 4-3 2 点加速度多边形取 5 构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5 （44）大小 ? ?方向 XX CB BC式中aB5=2.625 m/s2其加速度多边形如图4-3所示计算结果的表格表示：表 4-4 2 位置各点的加速度aA3naA4aB5ac53.658m/s21.875m/s22.625 m/s22.525 m/s2aA4=1.875m/ s2ac5B5=2.0 55 m/s2牛头刨床课程设计说明书164.3.34.3.3 曲柄位置曲柄位置“7”“7”速度分
