牛頭刨床設(shè)計說明書

機(jī)械原理課程設(shè)計(論文)題目:牛頭刨床學(xué)生姓名：xx專業(yè)：_西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院機(jī)械類專業(yè)學(xué)號：222010322210xx0班級：2010級6班指導(dǎo)教師：李華英成績：1.緒論………………………2.機(jī)構(gòu)的選型………………2.1主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型…………………2.2輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型………………3.原動機(jī)的選用……………4.擬定傳動系統(tǒng)方案………………………傳動系統(tǒng)的選擇與設(shè)計……………5.繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖……………………6.機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)確定………………………7.靜力分析和初定各構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù)…………………8.主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析……………9.主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析……………主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析圖解法………………10.凸輪的設(shè)計……………………參考文獻(xiàn)……………………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(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。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(gòu)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(fù)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(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。DDS5A24B31EC5615050250S3(導(dǎo)桿中點(diǎn)）圖1設(shè)計對象 圖圖2牛頭刨床系統(tǒng)圖2.機(jī)構(gòu)的選型2.1主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型牛頭刨床的刨刀機(jī)構(gòu)即為主執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是實現(xiàn)往復(fù)移動輸出地機(jī)構(gòu)。可供選擇的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案如圖3所示。 圖3主執(zhí)行機(jī)構(gòu)參考方案參考方案中均為一自由度的能實現(xiàn)“將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動”的六桿=2\*ROMANII級機(jī)構(gòu)。但所列舉的各個方案中，方案1是行程擴(kuò)大機(jī)構(gòu)，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?qū)崿F(xiàn)切削時刨刀近似等速的要求。方案1中各構(gòu)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(jī)構(gòu)。2.2輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型：輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指控制工件運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，即牛頭刨床的工作臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)。根據(jù)輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型的以下要求：與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)有相同的工作周期。輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇運(yùn)動”的機(jī)構(gòu)。所選的輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動嚴(yán)格協(xié)調(diào)，這就意味著輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)盡量用同一個原動機(jī)。而“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇運(yùn)動”的機(jī)構(gòu)有：棘輪機(jī)構(gòu)：它是由擺桿、棘爪、棘輪及機(jī)架所組成。擺桿機(jī)構(gòu)帶動棘爪往復(fù)擺動，棘輪作單向間歇回轉(zhuǎn)。槽輪機(jī)構(gòu)：它是由具有徑向槽的槽輪和具有圓銷的構(gòu)件及機(jī)架組成。具有圓銷的構(gòu)件為主動件。凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)：它是由凸輪、轉(zhuǎn)盤、及機(jī)架組成。凸輪為主動件。不完全齒輪機(jī)構(gòu)：它與普通齒輪機(jī)構(gòu)不同之處是在主、從動件的節(jié)圓上沒有布滿輪齒。因此，當(dāng)主動輪作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動時，從動輪作單向間歇轉(zhuǎn)動。比較四種方案各方面特點(diǎn)，最終選擇齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)為最終輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖1中輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，當(dāng)主動輪1轉(zhuǎn)動，通過滾子推動擺桿6擺動，經(jīng)連桿機(jī)構(gòu)傳動力和運(yùn)動，連桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)上鉸接棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動。凸輪轉(zhuǎn)一周，棘輪轉(zhuǎn)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(yùn)動最終通過傳過蝸桿轉(zhuǎn)換成工作臺的間歇進(jìn)給。這樣主動凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，可以得到工作臺的間歇進(jìn)給運(yùn)動。3.原動機(jī)的選用牛頭刨床的原動件運(yùn)動形式為連續(xù)回轉(zhuǎn)，可以選擇的原動機(jī)為內(nèi)燃機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動馬達(dá)和電動機(jī)。電動機(jī)的功率/重量比大，輸出剛度硬，單向回轉(zhuǎn)，噪聲小，初始成本低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是各種原動機(jī)中最低的，且維護(hù)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(jī)為原動件。電動機(jī)又有各種類型，如交流異步電動機(jī)、直流電動機(jī)、交流變頻變速電動機(jī)、伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)和力矩電動機(jī)等。交流三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、體積小、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、堅固耐用；能保持恒速運(yùn)行及經(jīng)受較頻繁的啟動、反轉(zhuǎn)及制動；但啟動轉(zhuǎn)矩小，調(diào)速困難。一般機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最多。所以，綜合考慮各方面條件，確定原動機(jī)為交流三相異步電動機(jī)型。原動機(jī)轉(zhuǎn)速確定為：根據(jù)所設(shè)計的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)速n1=56r/min和傳動系統(tǒng)的設(shè)計，可選擇出原動機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min-1500r/min之間為宜，可以選擇1440r/min的。原動機(jī)類型確定為：Y型三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1400r/min的電動機(jī)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(shè)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(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換，并且在傳遞運(yùn)動的同時，將原動機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通常要把原動機(jī)的輸出運(yùn)動傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，僅選用一種傳動裝置或機(jī)構(gòu)的情況較少見，大多數(shù)情況是選擇若干種傳動裝置或機(jī)構(gòu)合理地加以組合布置，構(gòu)成一個傳動系統(tǒng)，才能實現(xiàn)預(yù)期的工作要求。在進(jìn)行傳動裝置和機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計時應(yīng)注意以下問題：(1)設(shè)原動機(jī)的轉(zhuǎn)速為nd，執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動件的設(shè)計轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，其每個傳動裝置或機(jī)構(gòu)的傳動比分別為i1，i2，……in，則i=i1.i2.i3.……in每種傳動裝置或機(jī)構(gòu)的傳動比的取值可參閱表3.1。若i大于推薦值時，通常應(yīng)該用兩級或兩級以上的傳動裝置或機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合來進(jìn)行傳動。常用傳動機(jī)構(gòu)的合理取值范圍傳動機(jī)構(gòu)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(dāng)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(zhuǎn)速和較小的扭矩，轉(zhuǎn)軸及軸上的零件可以設(shè)計得尺寸較小，從而獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)。(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(dāng)系統(tǒng)傳遞的功率一定時，軸的轉(zhuǎn)速愈高，其扭矩愈小，傳動軸與傳動零件的尺寸可以設(shè)計得愈小，故宜將傳動能力小的機(jī)構(gòu)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(chǎn)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(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換運(yùn)動形式的機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等布置在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連的低速級一端。(7)選擇盡可能短的傳動鏈結(jié)構(gòu)。因為這樣作可減少機(jī)械的構(gòu)件、零件數(shù)目，降低制造成本，提高機(jī)械效率和系統(tǒng)的傳動精度和可靠性，同時也關(guān)系到設(shè)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(jī)傳出的轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分，經(jīng)過皮帶輪減速度變?yōu)?40，再經(jīng)過齒輪減速最后輸出的速度為56轉(zhuǎn)/分。5.繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖6.機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書上要求：曲柄轉(zhuǎn)速n156機(jī)架LAC370刨刀行程H320行程速比系數(shù)K1.48連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD0.26工作阻力F(N)5000導(dǎo)桿質(zhì)量m3(kg)22導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動慣量JS3(kgm2)1.2滑塊質(zhì)量m5(kg)6015等設(shè)計要求，可確定出機(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù):機(jī)構(gòu)總高H=523 機(jī)架AC=370 曲柄AB=111 擺桿CD=535 連桿DE=139靜力分析和初定各構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析1.選取長度比例尺μ，作出機(jī)構(gòu)在位置2的運(yùn)動簡圖。如附圖1所示，選取μ=l/OA（m/mm)進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實際長度，OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意μ的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機(jī)構(gòu)運(yùn)動完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2.求原動件上運(yùn)動副中心A的v＇和av=ωl＝式中v——B點(diǎn)速度（m/s）方向丄AOa=ωl= 式中a——A點(diǎn)加速度（m/s）,方向A→O3.解待求點(diǎn)的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對運(yùn)動與牽連運(yùn)動和相對運(yùn)動關(guān)系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點(diǎn)的速度矢量方程根據(jù)平面運(yùn)動的構(gòu)件兩點(diǎn)間速度的關(guān)系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件２、４上瞬時重合點(diǎn)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?。?？ωl？（２）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點(diǎn)，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(zhuǎn)向為順時針方向。Ｖ=ωl=B點(diǎn)速度為Ｖ，方向與v同向.（４）列出C點(diǎn)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(diǎn)速度為V=μbc=V＝μpc= 式中V，方向丄BC式中V——Ｃ點(diǎn)速度，方向為p→c。４．解待求點(diǎn)的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度（１）列出Ｃ點(diǎn)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(yùn)動為轉(zhuǎn)動時，（由于牽連運(yùn)動與相對運(yùn)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(diǎn)加速度，得先求出Ｂ點(diǎn)加速度，要求出B點(diǎn)的加速度，則需要求出A點(diǎn)的加速度，再根據(jù)A點(diǎn)的加速度作圖求出：a=a+a=a+a+a方向：？丄ＡＢ∥ＡＢ丄ＡＢ大?。?？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(diǎn)，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(diǎn)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?。?？V/l?已求出（如圖）由上式可得：a=將代表a的矢量k