牛头刨床设计说明书

机械原理课程设计(论文)题目:牛头刨床学生姓名：xx专业：_西南大学工程技术学院机械类专业学号：222010322210xx0班级：2010级6班指导教师：李华英成绩：1.绪论………………………2.机构的选型………………2.1主执行机构的选型…………………2.2辅助执行机构的选型………………3.原动机的选用……………4.拟定传动系统方案………………………传动系统的选择与设计……………5.绘制系统工作循环图……………………6.机构尺度参数确定………………………7.静力分析和初定各构件的质量参数…………………8.主执行机构的运动分析……………9.主执行机构的动态静力分析……………主执行机构的动态静力分析图解法………………10.凸轮的设计……………………参考文献……………………1.绪论牛头刨床的简介牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。DDS5A24B31EC5615050250S3(导杆中点）图1设计对象 图图2牛头刨床系统图2.机构的选型2.1主执行机构的选型牛头刨床的刨刀机构即为主执行机构，它是实现往复移动输出地机构。可供选择的主执行机构方案如图3所示。 图3主执行机构参考方案参考方案中均为一自由度的能实现“将转动转换为往复移动”的六杆=2\*ROMANII级机构。但所列举的各个方案中，方案1是行程扩大机构，又具有急回特性要求，且控制住行程速比系数要求就能够实现切削时刨刀近似等速的要求。方案1中各构件受力特性良好，所以最终选择方案1为牛头刨床主执行机构。2.2辅助执行机构选型：辅助执行机构是指控制工件运动的机构，即牛头刨床的工作台进给机构。根据辅助执行机构的选型的以下要求：与主执行机构有相同的工作周期。辅助执行机构是“将连续转动转换成间歇运动”的机构。所选的辅助执行机构应该与主执行机构的运动严格协调，这就意味着辅助执行机构与主执行机构尽量用同一个原动机。而“将连续转动转换成间歇运动”的机构有：棘轮机构：它是由摆杆、棘爪、棘轮及机架所组成。摆杆机构带动棘爪往复摆动，棘轮作单向间歇回转。槽轮机构：它是由具有径向槽的槽轮和具有圆销的构件及机架组成。具有圆销的构件为主动件。凸轮式间歇运动机构：它是由凸轮、转盘、及机架组成。凸轮为主动件。不完全齿轮机构：它与普通齿轮机构不同之处是在主、从动件的节圆上没有布满轮齿。因此，当主动轮作连续回转运动时，从动轮作单向间歇转动。比较四种方案各方面特点，最终选择齿啮式棘轮机构为最终辅助执行机构。如图1中辅助执行机构部分，当主动轮1转动，通过滚子推动摆杆6摆动，经连杆机构传动力和运动，连杆执行机构上铰接棘爪推动棘轮间歇转动。凸轮转一周，棘轮转过2π/Z角度，其中Z为棘轮齿数。棘轮装配在传动蜗杆上，棘轮的间歇运动最终通过传过蜗杆转换成工作台的间歇进给。这样主动凸轮连续转动，可以得到工作台的间歇进给运动。3.原动机的选用牛头刨床的原动件运动形式为连续回转，可以选择的原动机为内燃机、液压马达、气动马达和电动机。电动机的功率/重量比大，输出刚度硬，单向回转，噪声小，初始成本低，运转费用是各种原动机中最低的，且维护要求较少，功率范围非常广。所以，综合各方面条件，确定选择电动机为原动件。电动机又有各种类型，如交流异步电动机、直流电动机、交流变频变速电动机、伺服电动机、步进电动机和力矩电动机等。交流三相异步电动机结构简单、价格便宜、体积小、运行可靠、维护方便、坚固耐用；能保持恒速运行及经受较频繁的启动、反转及制动；但启动转矩小，调速困难。一般机械系统中应用最多。所以，综合考虑各方面条件，确定原动机为交流三相异步电动机型。原动机转速确定为：根据所设计的主执行机构曲柄转速n1=56r/min和传动系统的设计，可选择出原动机转速为1000r/min-1500r/min之间为宜，可以选择1440r/min的。原动机类型确定为：Y型三相异步电动机转速为1400r/min的电动机型号为Y2-100L1-4。其额定功率为2.2KW，额定电流为5.2A，效率为80%，噪声也比较低。拟定传动系统方案4.1传动系统的选择与设计传动系统的作用通常是实现减速、增速和变速，有时也用作实现运动形式的转换，并且在传递运动的同时，将原动机的输出功率和转矩传递给执行机构。通常要把原动机的输出运动传给执行机构，仅选用一种传动装置或机构的情况较少见，大多数情况是选择若干种传动装置或机构合理地加以组合布置，构成一个传动系统，才能实现预期的工作要求。在进行传动装置和机构的选择与设计时应注意以下问题：(1)设原动机的转速为nd，执行机构原动件的设计转速为nr，则传动装置系统的总传动比如果传动装置系统由n个传动装置或机构串联组成，其每个传动装置或机构的传动比分别为i1，i2，……in，则i=i1.i2.i3.……in每种传动装置或机构的传动比的取值可参阅表3.1。若i大于推荐值时，通常应该用两级或两级以上的传动装置或机构串联组合来进行传动。常用传动机构的合理取值范围传动机构种类平带V带摩擦轮齿轮蜗杆链圆周速度m/s5~255~3015~2515~12015~3515~40减速比≤5≤8~15≤7~10≤4~8≤80≤6~10最大功率kw2000750―1200150―250500005503750(2)当系统为减速传动时，宜使i1<i2<i3……in，并使相邻两级传动比相差不要太大。这样可使中间各级轴有相对较高的转速和较小的扭矩，转轴及轴上的零件可以设计得尺寸较小，从而获得较为紧凑的结构。(3)因为传动轴及轴上的传动零件的尺寸，主要取决于所传递的扭矩。当系统传递的功率一定时，轴的转速愈高，其扭矩愈小，传动轴与传动零件的尺寸可以设计得愈小，故宜将传动能力小的机构安排在高速级。如带传动和摩擦传动宜布置在高速级；需要密封的齿轮传动宜布置在高速级，这样因齿轮尺寸小，可减小密封箱体的外廓尺寸；生产成本高、加工困难的零件宜布置在高速级，如锥齿轮传动宜布置在高速级。(4)为了使机器运转平稳，减少震动冲击和噪音，宜将带传动布置在高速级，从而可利用传动带的弹性吸振、打滑，防止过载时损坏基它零件。链传动冲击、振动大，宜布置于中、低速膜的形成，从而提高蜗杆传动的效率。(5)蜗杆传动宜布置在高速级，以便提高齿面的相对滑动速度，有利于液体动力润滑油膜的形成，从而提高蜗杆传动的效率。(6)为了减少能耗、减轻振动，宜将转换运动形式的机构，如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等布置在与执行机构相连的低速级一端。(7)选择尽可能短的传动链结构。因为这样作可减少机械的构件、零件数目，降低制造成本，提高机械效率和系统的传动精度和可靠性，同时也关系到设备的使用、保养和维修的简便程度。皮带传动比i0皮带传动比i0=1.9齿轮传动比i12=3.3i34=3.9由电动机传出的转速为1440转/分，经过皮带轮减速度变为240，再经过齿轮减速最后输出的速度为56转/分。5.绘制系统工作循环图6.机构尺度参数确定根据设计任务书上要求：曲柄转速n156机架LAC370刨刀行程H320行程速比系数K1.48连杆与导杆之比LDE/LCD0.26工作阻力F(N)5000导杆质量m3(kg)22导杆转动惯量JS3(kgm2)1.2滑块质量m5(kg)6015等设计要求，可确定出机构各尺寸参数:机构总高H=523 机架AC=370 曲柄AB=111 摆杆CD=535 连杆DE=139静力分析和初定各构件的质量参数主执行机构的运动分析1.选取长度比例尺µ，作出机构在位置2的运动简图。如附图1所示，选取µ=l/OA（m/mm)进行作图，l表示构件的实际长度，OA表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意µ的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2.求原动件上运动副中心A的v＇和av=ωl＝式中v——B点速度（m/s）方向丄AOa=ωl= 式中a——A点加速度（m/s）,方向A→O3.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。（1）列出OB杆A点的速度矢量方程根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件２、４上瞬时重合点Ａ（Ａ，Ａ）的方程，未知数为两个，其速度方程：Ｖ＝v+v方向：丄ＡＯ丄AO∥ＡＯ大小：？ωl？（２）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺µ（m•s/mm）µ==（３）作速度多边形，求出ω、ω根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则v(m/s)为v=µpa=ω=v/l=其转向为顺时针方向。Ｖ=ωl=B点速度为Ｖ，方向与v同向.（４）列出C点速度矢量方程，作图求解V、VV=Ｖ+V方向：水平丄BＯ丄BC大小：？ωl？通过作图，确定Ｃ点速度为V=µbc=V＝µpc= 式中V，方向丄BC式中V——Ｃ点速度，方向为p→c。４．解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（１）列出Ｃ点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度＋哥氏加速度要求Ｃ点加速度，得先求出Ｂ点加速度，要求出B点的加速度，则需要求出A点的加速度，再根据A点的加速度作图求出：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号图纸中取Π为加速度极点，去矢量Πa’代表a，则加速比例尺µ（m•s/mm）µ==(3)作加速度多边形，求出a、a、a，根据矢量方程图：可求出：a=µa=a=a•l/l=a=ω•l=(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解a、a、aa=a+a+a方向：水平∥BC丄BC如图大小：？V/l?已求出（如图）由上式可得：a=将代表a的矢量k