牛頭刨床設計說明書

機械原理課程設計(論文)題目:牛頭刨床學生姓名：xx專業(yè)：_西南大學工程技術學院機械類專業(yè)學號：222010322210xx0班級：2010級6班指導教師：李華英成績：1.緒論………………………2.機構的選型………………2.1主執(zhí)行機構的選型…………………2.2輔助執(zhí)行機構的選型………………3.原動機的選用……………4.擬定傳動系統(tǒng)方案………………………傳動系統(tǒng)的選擇與設計……………5.繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖……………………6.機構尺度參數(shù)確定………………………7.靜力分析和初定各構件的質量參數(shù)…………………8.主執(zhí)行機構的運動分析……………9.主執(zhí)行機構的動態(tài)靜力分析……………主執(zhí)行機構的動態(tài)靜力分析圖解法………………10.凸輪的設計……………………參考文獻……………………1.緒論牛頭刨床的簡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床，多用于單件或小批量生產。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直線移動，且切削時刨刀的移動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給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應不同高度的工件加工。DDS5A24B31EC5615050250S3(導桿中點）圖1設計對象 圖圖2牛頭刨床系統(tǒng)圖2.機構的選型2.1主執(zhí)行機構的選型牛頭刨床的刨刀機構即為主執(zhí)行機構，它是實現(xiàn)往復移動輸出地機構。可供選擇的主執(zhí)行機構方案如圖3所示。 圖3主執(zhí)行機構參考方案參考方案中均為一自由度的能實現(xiàn)“將轉動轉換為往復移動”的六桿=2\*ROMANII級機構。但所列舉的各個方案中，方案1是行程擴大機構，又具有急回特性要求，且控制住行程速比系數(shù)要求就能夠實現(xiàn)切削時刨刀近似等速的要求。方案1中各構件受力特性良好，所以最終選擇方案1為牛頭刨床主執(zhí)行機構。2.2輔助執(zhí)行機構選型：輔助執(zhí)行機構是指控制工件運動的機構，即牛頭刨床的工作臺進給機構。根據(jù)輔助執(zhí)行機構的選型的以下要求：與主執(zhí)行機構有相同的工作周期。輔助執(zhí)行機構是“將連續(xù)轉動轉換成間歇運動”的機構。所選的輔助執(zhí)行機構應該與主執(zhí)行機構的運動嚴格協(xié)調，這就意味著輔助執(zhí)行機構與主執(zhí)行機構盡量用同一個原動機。而“將連續(xù)轉動轉換成間歇運動”的機構有：棘輪機構：它是由擺桿、棘爪、棘輪及機架所組成。擺桿機構帶動棘爪往復擺動，棘輪作單向間歇回轉。槽輪機構：它是由具有徑向槽的槽輪和具有圓銷的構件及機架組成。具有圓銷的構件為主動件。凸輪式間歇運動機構：它是由凸輪、轉盤、及機架組成。凸輪為主動件。不完全齒輪機構：它與普通齒輪機構不同之處是在主、從動件的節(jié)圓上沒有布滿輪齒。因此，當主動輪作連續(xù)回轉運動時，從動輪作單向間歇轉動。比較四種方案各方面特點，最終選擇齒嚙式棘輪機構為最終輔助執(zhí)行機構。如圖1中輔助執(zhí)行機構部分，當主動輪1轉動，通過滾子推動擺桿6擺動，經連桿機構傳動力和運動，連桿執(zhí)行機構上鉸接棘爪推動棘輪間歇轉動。凸輪轉一周，棘輪轉過2π/Z角度，其中Z為棘輪齒數(shù)。棘輪裝配在傳動蝸桿上，棘輪的間歇運動最終通過傳過蝸桿轉換成工作臺的間歇進給。這樣主動凸輪連續(xù)轉動，可以得到工作臺的間歇進給運動。3.原動機的選用牛頭刨床的原動件運動形式為連續(xù)回轉，可以選擇的原動機為內燃機、液壓馬達、氣動馬達和電動機。電動機的功率/重量比大，輸出剛度硬，單向回轉，噪聲小，初始成本低，運轉費用是各種原動機中最低的，且維護要求較少，功率范圍非常廣。所以，綜合各方面條件，確定選擇電動機為原動件。電動機又有各種類型，如交流異步電動機、直流電動機、交流變頻變速電動機、伺服電動機、步進電動機和力矩電動機等。交流三相異步電動機結構簡單、價格便宜、體積小、運行可靠、維護方便、堅固耐用；能保持恒速運行及經受較頻繁的啟動、反轉及制動；但啟動轉矩小，調速困難。一般機械系統(tǒng)中應用最多。所以，綜合考慮各方面條件，確定原動機為交流三相異步電動機型。原動機轉速確定為：根據(jù)所設計的主執(zhí)行機構曲柄轉速n1=56r/min和傳動系統(tǒng)的設計，可選擇出原動機轉速為1000r/min-1500r/min之間為宜，可以選擇1440r/min的。原動機類型確定為：Y型三相異步電動機轉速為1400r/min的電動機型號為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。擬定傳動系統(tǒng)方案4.1傳動系統(tǒng)的選擇與設計傳動系統(tǒng)的作用通常是實現(xiàn)減速、增速和變速，有時也用作實現(xiàn)運動形式的轉換，并且在傳遞運動的同時，將原動機的輸出功率和轉矩傳遞給執(zhí)行機構。通常要把原動機的輸出運動傳給執(zhí)行機構，僅選用一種傳動裝置或機構的情況較少見，大多數(shù)情況是選擇若干種傳動裝置或機構合理地加以組合布置，構成一個傳動系統(tǒng)，才能實現(xiàn)預期的工作要求。在進行傳動裝置和機構的選擇與設計時應注意以下問題：(1)設原動機的轉速為nd，執(zhí)行機構原動件的設計轉速為nr，則傳動裝置系統(tǒng)的總傳動比如果傳動裝置系統(tǒng)由n個傳動裝置或機構串聯(lián)組成，其每個傳動裝置或機構的傳動比分別為i1，i2，……in，則i=i1.i2.i3.……in每種傳動裝置或機構的傳動比的取值可參閱表3.1。若i大于推薦值時，通常應該用兩級或兩級以上的傳動裝置或機構串聯(lián)組合來進行傳動。常用傳動機構的合理取值范圍傳動機構種類平帶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)當系統(tǒng)為減速傳動時，宜使i1<i2<i3……in，并使相鄰兩級傳動比相差不要太大。這樣可使中間各級軸有相對較高的轉速和較小的扭矩，轉軸及軸上的零件可以設計得尺寸較小，從而獲得較為緊湊的結構。(3)因為傳動軸及軸上的傳動零件的尺寸，主要取決于所傳遞的扭矩。當系統(tǒng)傳遞的功率一定時，軸的轉速愈高，其扭矩愈小，傳動軸與傳動零件的尺寸可以設計得愈小，故宜將傳動能力小的機構安排在高速級。如帶傳動和摩擦傳動宜布置在高速級；需要密封的齒輪傳動宜布置在高速級，這樣因齒輪尺寸小，可減小密封箱體的外廓尺寸；生產成本高、加工困難的零件宜布置在高速級，如錐齒輪傳動宜布置在高速級。(4)為了使機器運轉平穩(wěn)，減少震動沖擊和噪音，宜將帶傳動布置在高速級，從而可利用傳動帶的彈性吸振、打滑，防止過載時損壞基它零件。鏈傳動沖擊、振動大，宜布置于中、低速膜的形成，從而提高蝸桿傳動的效率。(5)蝸桿傳動宜布置在高速級，以便提高齒面的相對滑動速度，有利于液體動力潤滑油膜的形成，從而提高蝸桿傳動的效率。(6)為了減少能耗、減輕振動，宜將轉換運動形式的機構，如凸輪機構、連桿機構、螺旋機構等布置在與執(zhí)行機構相連的低速級一端。(7)選擇盡可能短的傳動鏈結構。因為這樣作可減少機械的構件、零件數(shù)目，降低制造成本，提高機械效率和系統(tǒng)的傳動精度和可靠性，同時也關系到設備的使用、保養(yǎng)和維修的簡便程度。皮帶傳動比i0皮帶傳動比i0=1.9齒輪傳動比i12=3.3i34=3.9由電動機傳出的轉速為1440轉/分，經過皮帶輪減速度變?yōu)?40，再經過齒輪減速最后輸出的速度為56轉/分。5.繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖6.機構尺度參數(shù)確定根據(jù)設計任務書上要求：曲柄轉速n156機架LAC370刨刀行程H320行程速比系數(shù)K1.48連桿與導桿之比LDE/LCD0.26工作阻力F(N)5000導桿質量m3(kg)22導桿轉動慣量JS3(kgm2)1.2滑塊質量m5(kg)6015等設計要求，可確定出機構各尺寸參數(shù):機構總高H=523 機架AC=370 曲柄AB=111 擺桿CD=535 連桿DE=139靜力分析和初定各構件的質量參數(shù)主執(zhí)行機構的運動分析1.選取長度比例尺μ，作出機構在位置2的運動簡圖。如附圖1所示，選取μ=l/OA（m/mm)進行作圖，l表示構件的實際長度，OA表示構件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意μ的大小應選得適當，以保證對機構運動完整、準確、清楚的表達，另外應在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關分析圖形的位置。2.求原動件上運動副中心A的v＇和av=ωl＝式中v——B點速度（m/s）方向丄AOa=ωl= 式中a——A點加速度（m/s）,方向A→O3.解待求點的速度及其相關構件的角速度由原動件出發(fā)向遠離原動件方向依次取各構件為分離體，利用絕對運動與牽連運動和相對運動關系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點的速度矢量方程根據(jù)平面運動的構件兩點間速度的關系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構件２、４上瞬時重合點Ａ（Ａ，Ａ）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程：Ｖ＝v+v方向：丄ＡＯ丄AO∥ＡＯ大小：？ωl？（２）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點，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=其轉向為順時針方向。Ｖ=ωl=B點速度為Ｖ，方向與v同向.（４）列出C點速度矢量方程，作圖求解V、VV=Ｖ+V方向：水平丄BＯ丄BC大?。?？ωl？通過作圖，確定Ｃ點速度為V=μbc=V＝μpc= 式中V，方向丄BC式中V——Ｃ點速度，方向為p→c。４．解待求點的加速度及其相關構件的角加速度（１）列出Ｃ點加速度矢量方程式牽連速度為移動時絕對加速度＝牽連加速度＋相對加速度牽連運動為轉動時，（由于牽連運動與相對運動相互影響）絕對加速度＝牽連加速度＋相對加速度＋哥氏加速度要求Ｃ點加速度，得先求出Ｂ點加速度，要求出B點的加速度，則需要求出A點的加速度，再根據(jù)A點的加速度作圖求出：a=a+a=a+a+a方向：？丄ＡＢ∥ＡＢ丄ＡＢ大小：？ωl？ωl?2ωv(2)定出加速度比例尺在一號圖紙中取Π為加速度極點，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如圖大小：？V/l?已求出（如圖）由上式可得：a=將代表a的矢量k