(完整版)機(jī)械原理牛頭刨床設(shè)計(jì)

1、牛頭刨床設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目(a)(b)圖 3-18牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖318a。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，刨頭6和刨刀 7 作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量。刨頭左行時(shí)，刨刀切削，稱空回行程。此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8 通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11 與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)(圖中未畫 )，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段約0.05H 的空刀

2、距離，見圖3-18 b )，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的， 這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，見表3-1 和表 3-2表 3-1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析方案n2lO2O4lO2AlO4BlBClO4S4xS6yS6G4G6PypJS4r/minmmNmmkg.m21603801105400.250.5 lO4B240502007007000801.1lO4B264350905800.3 lO4B0.5 lO4B200502208009000801.2372430110

3、8100.360.5 lO4B1804022062080001001.2lO4B表 3-2方飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)案 nO z1zz1JOJOJO"JOml O9 dOdOm mO"O21axDs"121r/mKg.m2ommommoin10.1441240.0.0.0.15124717103063.5215000053225050500020.1441140.0.0.0.151337171030642150360542525800000030.1441150.0.0.0.15134716103063.52160590532202505000

4、三、方案設(shè)計(jì)及討論牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件是曲柄；從動(dòng)件為刨頭 (滑塊 ),行程中有急回特性； 機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的動(dòng)力特性。要滿足這些要求，用單一的四桿機(jī)構(gòu)是難以實(shí)現(xiàn)的。下面介紹幾種僅供參考，更多的方案有待讀者自行構(gòu)思。1、如圖 3-19 所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的6 桿機(jī)構(gòu)。采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動(dòng)角始終為90 o，且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸， 可以保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當(dāng)確定刨頭的導(dǎo)路位置，可以使壓力角盡量小。圖3-192、如圖 3-20 所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。適當(dāng)選擇凸輪

5、運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 設(shè)計(jì)出凸輪廓線，可以實(shí)現(xiàn)刨頭的工作行程速度較低，而返回行程速度較高的急回特性； 在刨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中， 避免加減速度的突變發(fā)生 (采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 )。刨刀切削工件時(shí)， 受到較大的切削阻力作用， 空程返回時(shí)無切削力作用， 只須克服慣性力及運(yùn)動(dòng)副摩擦阻力。凸輪機(jī)構(gòu)為高副機(jī)構(gòu)，不宜承受較大的載荷。3、如圖3-21 所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和扇形齒輪、齒條機(jī)構(gòu)。齒條固結(jié)于刨頭的下方。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)如1 中所述， 扇形齒輪、 齒條機(jī)構(gòu)具有精確的傳動(dòng)比，能夠承受較大的載荷。扇形齒輪的加工，要求保證一定的精度，工藝上的難度大一些；且扇形齒輪、齒條的中心距要求較高。圖 3-20圖

6、 3-214、如圖 3-22 所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可以滿足牛頭刨床的刨削工件時(shí)，刨刀的速度較低，而刨刀返回時(shí)其速度較高的急回特性要求；在刨削過程中，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件搖桿3 的壓力角是變化的。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。圖 3-22四、設(shè)計(jì)步驟1、設(shè)計(jì)和選擇方案牛頭刨床的主傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇， 可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求， 并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。此外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題：1.1 曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)速n2 ；1.2 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性；1.3 根據(jù)所受切削力的大小，機(jī)構(gòu)的傳力特性；2、確定設(shè)計(jì)路線以牛頭刨床的主傳動(dòng)方案為例，來

7、說明設(shè)計(jì)路線。首先，根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及曲柄的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算；根據(jù)刨頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并考慮由急回特性的要求， 進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、 連桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 由凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)牛頭刨床的工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)原始數(shù)據(jù)中所給的凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。3、設(shè)計(jì)牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.1根據(jù)曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n2 、各構(gòu)件尺寸及重心位置，設(shè)計(jì)出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。且刨頭導(dǎo)路 x x 位于導(dǎo)桿端點(diǎn) B 所作圓弧高的平分線上(見圖 4-2)。3.2在完成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上， 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析(僅考慮刨頭和搖桿的慣性力 )，包括用解析法建立數(shù)學(xué)模型，繪制程序框圖

8、，用計(jì)算機(jī)打印源程序與計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制運(yùn)動(dòng)線圖(位移、速度、加速度線圖 )和平衡力矩線圖。4、飛輪設(shè)計(jì)根據(jù)表 3-1 中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)，具有定傳動(dòng)比的各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JO1 、JO2、JO、JO，曲柄 (飛輪安裝在曲柄軸上 )的轉(zhuǎn)速 n2 及某些齒輪的參數(shù)z1 、 z0、 z1 。由動(dòng)態(tài)靜力分析所得的平衡力矩M b ，驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，進(jìn)行飛輪計(jì)算。5、設(shè)計(jì)牛頭刨床的凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的擺桿推程和回程均為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角s 、回程運(yùn)動(dòng)角，擺桿長度 l O 9D ，最大擺角max ，許用壓力角；凸輪與曲柄共軸。5.1 用解析法算出凸輪理輪廓線坐標(biāo)，繪制凸輪機(jī)

9、構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖或用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.2 檢驗(yàn)壓力角和最小曲率半徑，確定滾子直徑，求出凸輪實(shí)際廓線。6、設(shè)計(jì)牛頭刨床的齒輪機(jī)構(gòu)6.1 由原始數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n0' 、曲柄的轉(zhuǎn)速n2 、小帶輪直徑d0' 、，皮帶輪直徑d 0，以及齒輪的齒數(shù)z1 、 z0、 z1計(jì)算齒輪2 的齒數(shù)z2 ；6.2 由原始數(shù)據(jù)表中模數(shù)m12 、 mO 1，齒輪分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)，進(jìn)行齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。五、建議完成工作量建議對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)用計(jì)算機(jī)迸行輔助設(shè)計(jì)。 根據(jù)本指導(dǎo)書提供的子程序， 要求學(xué)生在熟悉各子程序功能、 標(biāo)識(shí)符的意義及調(diào)用方法的情況下， 編制并調(diào)試主程序， 然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。動(dòng)態(tài)靜力分析，飛輪設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際情況作為選作內(nèi)容；凸輪輪廓可用圖解法，亦可用解析法求出。學(xué)生應(yīng)完成：1、 3 種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案選擇，運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2、三種運(yùn)動(dòng)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，所選定的運(yùn)動(dòng)方案的位移、速度、加速度線圖；3、打印學(xué)生自己編寫的運(yùn)動(dòng)分析主程序、主程序流程圖，計(jì)