牛頭刨床總體設(shè)計任務(wù)書

1、牛頭刨床總體設(shè)計任務(wù)書目錄一、牛頭刨床總體設(shè)計任務(wù)書-21.1課程設(shè)計任務(wù)書-21.2設(shè)計的目的與要求-31.3牛頭刨床基本機構(gòu)的組成和工作性能簡介-3二、機械系統(tǒng)運動方案的擬定-52.1原動機型式選擇-52.2執(zhí)行機構(gòu)的選擇-52.3傳動機構(gòu)的選擇-52.4機械運動循環(huán)圖-52.5運動方案布置簡圖-6三、機構(gòu)尺度設(shè)計-63.1 尺寸的基本參數(shù)確定依據(jù)-63.2 尺寸參數(shù)計算-73.3畫機構(gòu)運動簡圖-8四、機構(gòu)運動分析-84.1作圖法10點速度分析-84.2 作圖法10點加速度分析-104.3 作圖法8點速度分析-124.4 作圖法8點加速度分析-13五 、機構(gòu)動力分析-155.1 作圖法10

2、 點受力分析-155.2 作圖法8點受力分析-195.3 數(shù)據(jù)匯總-23六、 參考文獻-26七、 結(jié)束語-27機械原理課程設(shè)計任務(wù)書姓 名:許盼專 業(yè) 班 級:科信學(xué)院機2010- 5班設(shè) 計 題 目:牛頭刨床總體設(shè)計設(shè)計方案或型號:方案2原 始 參 數(shù):刨頭行程：H=350mm；機架高度：AC=380mm；行程速比系數(shù)：K=1.6；連桿與導(dǎo)桿長度比（ED/DC）系數(shù)：S=0.3;曲柄轉(zhuǎn)速:n=40rpm；擺動導(dǎo)桿質(zhì)量:G4=21.6kg（質(zhì)心在桿中點處）；擺動導(dǎo)桿對質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量：JC4=3.5kgm2；滑枕質(zhì)量：G651kg（質(zhì)心坐標(biāo)hg=0mm）；刨削阻力：Pr=13230N（刨削阻力坐標(biāo)

3、hr=0mm）；設(shè)計內(nèi)容：1、了解牛頭刨床的功能和設(shè)計基本要求；2、機械系統(tǒng)運動方案的擬定（1）原動機型式選擇；（2）執(zhí)行機構(gòu)的選擇;（3）傳動機構(gòu)的選擇；（4）制定機械運動循環(huán)圖；（5）運動方案布置簡圖3、機構(gòu)尺度設(shè)計（1）確定構(gòu)件尺寸；（2）畫機構(gòu)運動簡圖4、機構(gòu)運動分析，畫機構(gòu)運動曲線圖5、機構(gòu)動力分析，畫M-曲線圖6、完成1圖一張，撰寫設(shè)計說明書一份。 指 導(dǎo) 教 師 李秋生 1.1設(shè)計的目的和任務(wù)本次課程設(shè)計的目的：在于鞏固和加深機械原理課程中課堂所講授的基礎(chǔ)理論和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生進行機構(gòu)分析和機構(gòu)設(shè)計的能力，力求使所學(xué)知識通過課程設(shè)計而系統(tǒng)化，為機械設(shè)計奠定基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計的要

4、求：牛頭刨床的主傳動的從動機構(gòu)是刨頭，在設(shè)計主傳動機構(gòu)時，要滿足所設(shè)計的機構(gòu)要能使牛頭刨床正常的運轉(zhuǎn)，同時設(shè)計的主傳動機構(gòu)的行程要有急回運動的特性，以及很好的動力特性。盡量是設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡單，實用，能很好的 實現(xiàn)傳動功能。本次課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)：擺動導(dǎo)桿機構(gòu)運動分析和動態(tài)靜力分析，繪圖1張，計算說明書一份。1.2牛頭刨床基本機構(gòu)的組成和工作性能簡介牛頭刨床是一種用刨削方式加工平面的一種機床。此種機床分為機械傳動式和液壓傳動式兩種。圖2-1所示為常見的機械傳動式牛頭刨床基本機構(gòu)組成示意圖。電動機經(jīng)由三角皮帶輪2、3，齒輪6、7，帶動與齒輪7（飛輪）相固聯(lián)的曲柄13和凸輪8而將運動分為二路。一路是通過

5、曲柄13，滑塊14，導(dǎo)桿15，連桿16帶動滑枕12往復(fù)運動，從而使刨刀切削工件。另一路運動是通過凸輪8帶動雙搖桿機構(gòu)，從而使棘輪9間歇轉(zhuǎn)動，棘輪的間歇轉(zhuǎn)動使與其固聯(lián)的螺旋副（未畫出）間歇傳動，從而使工件間歇橫向進給。圖1-1牛頭刨床機構(gòu)組圖示意圖刨刀右進時刨刀切削工件，稱為工作行程。刨刀左行時不切削工件，稱為空回行程。當(dāng)刨刀在工作行程時，為了減小電動機容量和提高切削質(zhì)量，要求刨削速度低，且接近勻速切削；在空回行程時，為了節(jié)約時間和提高勞動生產(chǎn)率，要求采用有急回特性的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。此外，當(dāng)刨刀每切削完一次而進行空回行程時，希望工件在此時實現(xiàn)橫向進給以供刨刀下一個工作行程切削。在工作行程時，刨刀受

6、到工件相當(dāng)大的工作阻力，為使工作平穩(wěn)，在工作行程的開始和結(jié)束有一段空刀距離，一般空刀距定為工作行程的1/20，即0.05H（如圖1-2）。P H0.05H0.05H 圖1-2在上圖中假設(shè)工件的工作阻力為常數(shù)，在回程中切削阻力等于零。顯然在一個工作循環(huán)中，刨刀受力變化是很大的，必然會造成系統(tǒng)的速度波動。為減小主軸的速度波動，需采用飛輪調(diào)速，以利于減少電動機容量和提高切削質(zhì)量。牛頭刨床總體方案設(shè)計的機械傳動方框圖如圖1-3。擺動導(dǎo)桿機構(gòu)主導(dǎo)軸傳動系統(tǒng)電動機凸輪機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)棘輪機構(gòu)螺旋機構(gòu)工作臺進給運動刨刀切削運動圖1-3 機械傳動方框圖二、機械系統(tǒng)運動方案的擬定2.1 原動機型式選擇刨床的執(zhí)行構(gòu)

7、件的速度很低，曲柄轉(zhuǎn)速比較小，應(yīng)該選擇轉(zhuǎn)速比較小的原動機，綜考慮，選擇同步轉(zhuǎn)速為600rpm的交流異步電動機。2.2 執(zhí)行機構(gòu)的選擇為了減少能耗、減輕振動，宜將轉(zhuǎn)換運動形式的機構(gòu)，如凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等布置在與執(zhí)行機構(gòu)相連的低速級一端。2.3 傳動機構(gòu)的選擇原動機的轉(zhuǎn)速為nd=600rpm，執(zhí)行機構(gòu)原動件的設(shè)計轉(zhuǎn)速為nr=40rpm，則傳動裝置的系統(tǒng)總傳動比為 i=nd/nr=600/40=15 選擇由帶傳動與齒輪傳動進行組合。2.4 機械運動循環(huán)圖圖2-1運動循環(huán)圖2.5 運動方案布置簡圖三、機構(gòu)尺度設(shè)計3.1 尺寸的基本參數(shù)確定依據(jù) 已知數(shù)據(jù)項目方案序號名稱代號計算式1行程長度H

8、(mm)6002機架高度AC(mm)3503從動件行程速比系數(shù)K1.64連桿長度DE(mm)0.3CD2545擺動導(dǎo)桿長度CD(mm)H/(2sin eq f(,2) )8466曲柄長度AB(mm)ACsin eq f(,2) 1357機床有效高度h(mm) eq f(DC,2) (1+cos eq f(,2) )818.98曲柄轉(zhuǎn)速n(rpm)40 已知數(shù)據(jù)序號項目方案1搖擺導(dǎo)桿質(zhì)量（質(zhì)心在桿長中點）G4=21.6kg2搖擺導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動慣量（對質(zhì)心）甘情愿kgm2Jc4=3.5kgm23滑枕質(zhì)量G6=51kg4滑枕重心坐標(biāo)hq(mm)05刨削阻力Pr(N)Pr=13230N6刨削阻力坐標(biāo)hr(m

9、m)0行程速比系數(shù)或壓力角確定。尺度綜合過程如下：由k=1.6求的極位角；由導(dǎo)桿機構(gòu)特性知道，導(dǎo)桿擺角等于極位角，即max =；由行程H和可求出導(dǎo)桿長；由L（例如為）和可求出曲柄長LAB 求連桿？3.2 尺寸參數(shù)計算已知：極位夾角：導(dǎo)桿長度：連桿長度：曲柄長度：機床有效高度：3 .3 畫機構(gòu)運動簡圖（ 見1#圖紙【圖1】）四、機構(gòu)運動分析4.1 10點速度分析（作圖法） 取 =0.566m/s=113.2mm 一點速度簡圖：=1.79m/s4.2 作圖法10點加速度分析 影象原理求 ： 4.3 作圖法8點速度分析 取4.3 作圖法8點加速度分析取 影象原理求 ： 五、機構(gòu)動力分析1、矢量圖解法

10、：取10號位置為研究對象： 4-5桿組示力體共受五個力，分別為P、G6、Fi5、N、R34, 其中R34和N 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G5和支座反力N均垂直于質(zhì)心， R34沿桿方向由E指向D，慣性力Fi5大小可由運動分析求得，方向水平向左。選取比例尺= (70N)/mm，作力的多邊形。將方程列入表2-1U=70N/mm已知P=13230N，G5=510N，又aE=aE4=1.47m/s2,那么我們可以計算FI5=- G5/gaE =-5101.47=-823.2N 又F=P + G5 + FI5 + F34 + FRI5=0，方向 /x軸 BC 大小 13230

11、510 ？ ？作為多邊行如圖10所示圖10圖11圖11力多邊形可得： F34=13279N N=144 N在圖11中，對D點取距，有 MC=-PyP-G6XS6+ FR16x-FI6yS6=0 代入數(shù)據(jù)得x=1.2586592m2、對2-3桿組示力體分析分離1,2構(gòu)件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖12所示圖12u=70N/mm已知： F43=-F34=13279NG3=m3*g=216NFI3=-m3* a3*L/2=-245N 由此可得： M3=-J03a3=-115Nm 在圖1-8中，對C點取矩得：M C= F43lh1+FI3lh2+G3lh3-FR23lo4A+M=0代入數(shù)據(jù)， 得M

12、C0.346-2160.06-130900.655+ FR120.245=0 故 :FR12=7466N做力的矢量多邊形如圖13：圖13對曲柄分析，共受2個力，分別為R61,R21和一個力偶M1，由于滑塊2為二力桿，所以R61= R21，方向相反，因為曲柄1只受兩個力和一個力偶，所以FR61與FR21等大反力，如圖14，由此可以求得:圖14h2=0.09m,則對曲柄列平行方程有，MO2=M-F21h2=0 即M-0.097830.2=0， 即M=704.7NM5.2 作圖法 8點受力分析 滑塊6受力分析圖 見1#圖紙 由圖可測 可 知 桿5受力分析圖 見1#圖紙 大小與相等方向相反；大小與相等

13、方向相反；所以 對桿4 CD的受力分析圖 見1#圖紙 4桿受重力 慣性力 轉(zhuǎn)矩 5桿對4的力 機架對4桿的力 曲柄2對4桿的力 所有力對機架C點取矩設(shè)順時針方向為正方向列方程以上所求數(shù)據(jù)帶入 解方程 得 由受力平衡 ：把所有的力首尾相連可得出大小和方向 受力分析圖見1#圖紙知 2桿受力分析圖見1#圖紙 大小與相等方向相反；大小與相等方向相反；所以5.3 數(shù)據(jù)匯總 擺動導(dǎo)桿質(zhì)心速度和加速度計算結(jié)果一覽表位置代號方向單位VEaEVC4aC44 rad/s4rad/s2 E點運動參數(shù)一覽表VE位置11234567SE(m)VE(m/s)aE(m/s2)位置7889101112SE(m)VE(m/s)

14、aE(m/s2) 慣性力和慣性力偶矩一覽表位置數(shù)據(jù)項目位置代號方向單位PI4NMI4Nmh4pI65.4.4 所有位置動態(tài)靜力分析結(jié)果一覽表機構(gòu)位置11234567R16(N)R56(N)R14(N)R32(N)R12(N)曲柄上的平衡力矩M(N-m)機構(gòu)位置7889101112R16(N)R56(N)R14(N)R32(N)R12(N)曲柄上的平衡力矩M(N-m)六、小結(jié) 兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。而且，這次課程設(shè)計過程中，與同學(xué)們激烈討論，團結(jié)合作，最終完美的實現(xiàn)了預(yù)期的目的，大家都收益匪淺，也對這次經(jīng)歷難以忘懷。 其次通過這次課程設(shè)計，對牛頭刨床的工作原理及其內(nèi)部個傳動機構(gòu)以及機構(gòu)選型、運動方案的確定以及對導(dǎo)桿機構(gòu)進行運動分析有了初步詳細精確話的了解，這都將為我以后參加工作實踐有很大的幫助。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。 衷心感謝李秋生老師這個學(xué)期以來的悉心教導(dǎo)與鼓勵，在姚貴英老師的耐心指導(dǎo)下，我們才能完成了這次的課程設(shè)計，并從中學(xué)到了非常