简易牛头刨床机构设计

1、湖南农业大学机械原理课程设计简易牛头刨床机构设计说明书06 级 机械设计及自 动化专 一业指导老师：高英武姓名： 蒋 毅学号：/2008年5_月目录第一部分：设计任务书 21. 设计课题2. 运动要求与基本数据3. 设计任务第二部分：机构方案的确定 31. 机床往复运动方案的确定2. 传动方案的确定3. 总传动比1）各级传动比的分配2）传动方案示意图第三部分：运动循环图设计 6第四部分： 主要机构的设计计算 71. 往复运动机构设计和运动误差分析1）检验 rminA70°2）运动分析3）往复运动 H 的调整措施2. 进击运动的驱动机构凸轮机构的设计1）根据运动循环图确定2°

2、、，垃、&2）确定 r 0、A L、max3）凸轮轮廓曲线设计3. 传动系统的低速级齿轮设计计算4. 进给机构的间歇运动机构运动设计（棘轮机构螺旋机构）第五部分：对整机设计对结果分析 14 第六部分：收获体会、建议 14 第七部分：参考文献 14 第八部分 : 附程序 16 第九部分：附A3的图纸15第一部分：设计任务书设计主题运动要求与基本数据简易牛头刨床机构设计1）刨刀运动为往复水平纵向运动， 每分钟往复次数为ni三级可 调，行程为H，左行程为切削工作行程，速度均匀，右行程 为回程，回程速度较快，行程速比系数为 K。2）进给运动为工作台的间歇横向直线进给，工作台进给应在刨刀非切削时

3、间内进行，进给量fz可调节，共6级（设为n）,参数n i(str/mi n)H(mm)Kfz(mm/str)数据60、 64、 726501.70.3 1.8按等差级数分布。设计一种简易牛头刨床，列出几种不同的组合方案，对组合 方案进行定性分析，从中选出最佳方案。接下来从传动系统来设 计三联滑动齿轮机构，从而实现三种速度的转变；设计出运动循 环图，最后对主要机构进行设计计算：分别从往复运动（构件尺 寸、运动误差分析、检验rmin、运动分析、往复行程 H的调整措 施）；进给机构的驱动机构凸轮机构的设计（摆动从动件的 运动规律、运动循环图来确定 S、$、5 、$、确定r。、A L、 枷ax等参数、

4、凸轮轮廓的曲线设计、凸轮安装角的设计简图及说 明）；传动系统齿轮设计的计算；进给机构的间歇运动机构运动 设计（棘轮机构+螺旋机构）。最后对整体机构设计结果的分析、 个人收获和建议及参考文献。用A1号图纸来绘画该小型插床的运动简图以及构件组合的 位移、速度、加速度的曲线和构件的运动分析图及计算结果；凸 轮的设计图和运动循环图。第二部分：机构方案的设计设计内容满足要求的机构示意图r_*.厅严 tL-P- 1*- 万案特点万案一U FF该方案工作效率 高，结构简单，力学性 能好。万案二IJbFJJ该方案结构简单， 工作效率也较咼，但执 行滑块处的力学性能不 高。方案二该方案结构复杂， 执行滑块处力学

5、性能较 差。0阿E综合分析通过工作效率，力学性能以及机构结构的复杂程 度综合分析，机构方案确定为方案一。设计内谷传动方案示意设计简要说明传动方案示意图传动方案示意图11T烝1该传动方案是由电动机的转动带动皮带轮转动，从而使三 联滑移齿轮转动，通过齿轮的啮合实现了从动件的转动，其中 三联滑移齿轮能实现三种不同速度的从动件转动。此机构在运 动过程中运转较平稳，传动效率高、功率大。传动方案的确定1 QZ 002i o4总 总 总12 36=3TI X 乙=5公 W取m=z2)/66=224z= 一一 、n= 1223=乙6,一一,3IT 3300166 2 O* =2=23.27 b Z52= 取取

6、m=)/+X2 时77、+Z2XX in.8o ,Z1 m 1 6 at: 血=必数 :Z2=并系 爲慵ral劑 n 就得当665 ,_一.8z=22mb=3乙6一一3 r J6nn 2 3 M -40 n 乙 5 一一 取取m=M 时 7 ,zz n £ ” + 血=1662 二 区2 | 一一 n =7师 ”22= 执从可內 n 详 当 京得667 ,=6 21一一 、m ” 、 K2 6V带轮的设计o e 直nn 6 212£00 =q=一一 0 2 .m -Lk2¥ 1 m Jlr芹= D 心667VDD 取D/DDS 有第三部分：运动循环图设计190&#

7、176;337。刨刀乡工作必退刀XZ F工作 z / / r .工作台静止进给1静止曲柄转角 0。200°263°360。简要说明：插刀的初始运动为刨刀前进方向，即起始位置为推程起始点，即摇杆与曲柄 相互垂直时，（摇杆约为67°时）。当曲柄开始逆时针转动（约-23 °）时，刨刀 快速进刀，当（摇杆转到约135 °），摇杆开始带动刨刀进入回程段。同时由凸 轮带动工作台进给，在完全退刀以前完成进给，以便于进刀的正常的工作。刨刀 工作时工作台静止。当刨刀完成完一次进刀和退刀后回到初始位置。 然后重复以 上过程。第四部分：主要机构的设计计算主要机构的设

8、计计算过程:住复机枸运动显尺度综合：已知， 要求设计的机构压力角最小 机架长400450mm取CA机架=450mm K=1.7,H=650mm计算过程：机架长度在400450mm之间二 确定CA机架=450mmK=1.7, K= （360 - 1） / 1, 1 = 400/2 3 = 200 / 2。， 2 = 90 - 200 / 2°在直角三角形 ABC中, Sin2= 0.3961 AB=178.245mm又要求 H=650mrrT CE=820.4999mm ED=325 / Cos 20 = 349.5 CD = 753.3964 mm误差分析误差分析分析过程由公式i总=

9、i1X i2Xi 3i k4/i理=| （i 理一 i 实）|/i 理 w 30%一级变速时：i 理=24i带=2.02i1=2i2=6i实=i 带 X i 1 x i 2=24.24就有：4/i理=10% <30.0 %二级变速时：i 理=22.5i带=2.02ii1=1.8752=6i实=i 带 X i 1 x i 2=22.725就有：4/i理=15% <30.0 %o三级变速时：i 理=20i带=2.02i1=1.67i2=6i实=i 带 X i 1 x i 2=20.2404就有：4/i理=12% <30.0 %由以上可得：此变速系统的齿轮合理K 实=（180

10、76;+ 射（180 0- 0）=1.7213K 理=1.7就 有： MK 理=| （ K 理一K 实）|/K 理=12.5 %。<30.0 %。H 实=648.23mmH 理=650mm就有：AH/ H理=| （H 理一H 实）|/H 理=2.723%<30.0 %由以上可得：此行程数比K和运动机构合理检验rminA70°,即压力角a< 20°由几何法解得a< 20°故符合要求运动分析点位曲柄转角刨刀位移(mm)刨刀速度(mm/s)刨刀加速度a(mm/ s2)1140°73.3624629.0325381.412260°

11、;48.8041907.4966375.14速度，加速度，位移计算由C语言程序得出(详见 第八部分程序)凸轮机构的设计1) 摆动从动件运动规律推程：正弦运动规律a 1=O)Xsin90x3.14X (S 15)/85回程：余弦运动规律a 2=aox cos90x 3.14X ( 120)/602) 确定 r0=6Omm A=120mmL=100mm max=18°3) 确定 Q=85°皆=20°犯=60°住=180°Ss=154) 凸轮轮廓曲线设计根据推程角度计算公式和回程角度计算公式可求出一系列数值数据列表如图所示凸轮转角s推程a 10 &#

12、176;0°9°0.836°18°1.500°27°3.736°36°7.176°45°10.254°54°11.986°63°12.473°凸轮转角S回程a 263°12.473°54°11.986°45°10.254°36°7.176°27°3.736°18°1.500°9°0.836°0°0&

13、#176;根据表中的数据用图解法可以求出凸轮的轮廓曲线。凸轮的轮廓曲线的作图步骤如下： 以0为圆心，分别以A和ro为半径作同心圆，摆杆取 L=100mm 用反转法在大圆上取相应的推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角。将推程运动角平均分成 9份，回程运动角平均分成9份, 以每个等分点为圆心，摆杆长度为半径画圆弧，与小圆交于一系列 的点，连接这一系列的点与相应的等分点，再根据相应的将摆杆 偏转，与刚才所画的圆弧的交点即为凸轮理论轮廓上的点，用光滑 的曲线将各点连接起来，得到凸轮的理论轮廓线。在轮廓线上取一 系列的点为圆心以r滚为半径的小圆，这些小圆的内包络线就是凸轮 的实际轮廓曲线。传动系统

14、的低速级齿轮设计计算及Sa、E a的校核已知：6>m> 4ZminV 17齿轮参数表、齿轮 尺寸、 名称12345678i62.01.8751.67X 1+X2002.2760X00001.1301.14600m5z1696326432603660d80480160320168.6311.2180300ha55555hf6.256.256.256.256.25a280240240240da49090170330178.6321.2190310df467.567.5147.5307.5156.1298.7167.5287.5db451.0575.17150.35300.70151.8

15、3280.25169.14281.91s7.857.857.857.85e7.857.857.857.85a20°20°25.771°20°a a23.0033.3527.8224.3327.4924.4327.1024.58Sa£ a1.661.70y y对以上数据进行校核都符合要求进给机构的间歇运动机构运动设计（棘轮机构+螺旋机构）1）计算棘轮机构齿数乙齿顶圆直径Da 已知棘轮模数m=2，丝杆螺距t = 6mm,单头Z=总级数（n） /进给量（fz）=6/0.3=20Da=mZ=20 x 2=40mm2进给机构的间歇运动机构示意图机构实际组

16、装图第五部分：对整机设计的结果分析总体评价： 该设计方案基本满足机械原理的功能和要求，有较好的稳定性，合理性，经济性等优点，大体上能够满足工作要求，但仍然存在不足 的地方有待改进。设计结果的主要不足 ：1. 在机构方案确定的过程中， 由于缺乏实践经验， 以及对所学知识不牢， 所 确定的机构可能不是最佳方案。2. 在求速度、加速度等运动分析计算过程中用的是 C 语言编的程序，由于 编程能力有限，无法时确保精度与准确率，或者，可能由于语法出错，逻辑 不严谨，存在一定的误差。3. 在传动比的设计过程中， 采用的是计算和拼凑的方法， 计算出的齿轮传动 方案不是最佳，存在设计上的缺陷。4. 在设计凸轮驱动进给机构时，推程有加速度突变，存在柔性冲击。设计结果的改进：1）设计传动齿轮过程中， 改善传动质量， 减少磨损，尽可能设计成变位齿轮。 齿轮的传动比设计也不是很理想。2）在设计过程中应多应用计算机，进行计算和仿真等功能。3）凸轮的设计应尽量使其在不同的运动过程中采用不同的运动规律， 避免行 程中的突变，减少冲击。第六部分：收获体会、建议在本次课程设计中， 发现自己在机械原理这门课上还有很多的不足