牛頭刨床設(shè)計說明書

西安工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院2007級課程設(shè)計牛頭刨床設(shè)計說明書機械子系統(tǒng)綜合設(shè)計與分析牛頭刨床的設(shè)計說明書學(xué)校名稱：西安工業(yè)大學(xué) 設(shè) 計 者： XXXXXX 學(xué) 號：XXXXXXXX 指導(dǎo)教師：XXXXXXXXXX 二一年六月十日目錄機械子系統(tǒng)綜合設(shè)計與分析1牛頭刨床的設(shè)計說明書1摘要3關(guān)鍵詞3第一章：緒論31）課程設(shè)計目的32）課程設(shè)計的任務(wù)33）牛頭刨床簡介44）參數(shù)設(shè)計4第二章：方案設(shè)計5運動要求5方案（1）5方案（2）6方案（3）7方案確定9第三章：結(jié)構(gòu)設(shè)計91）電動機選型92）V帶設(shè)計與計算103）齒輪校核134）支撐件設(shè)計165）鍵聯(lián)接的選型與驗算196）聯(lián)軸器的選擇20第四章：分析與驗證21第五章：參考文獻24第六章：致謝25摘要：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(chǎn)。本文介紹一種牛頭刨床最大刨削長度320mm，詳細完成了牛頭刨床方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、Adams和Ansys分析與驗證、裝配圖以及主要零部件。其中詳細進行了刨床電動機選擇、V帶選型與校核、齒輪選型與點蝕校核、滾動軸承選型與校核對牛頭刨床推動到最遠處臂的彎曲進行了Ansys有限元分析。作為本科生課程設(shè)計達到了其目的，完成了書本理論到實踐的轉(zhuǎn)型。關(guān)鍵詞：牛頭刨床、課設(shè)設(shè)計、Ansys第一章：緒論1）課程設(shè)計目的課程設(shè)計目的在于進一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的獨立解決有關(guān)課程實際問題的能力，使學(xué)生對于機械運動學(xué)和動力學(xué)的分析和設(shè)計有一個比較完整的概念，具備計算和使用科技資料的能力。2）課程設(shè)計的任務(wù)1.設(shè)計牛頭刨床的參數(shù)，要求包括加工范圍和動力。2.進行至少2種傳動方案對比的設(shè)計。3.結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括：電動機選擇、V帶的選擇與校核、齒輪選型并進行點蝕校核等等。4.對牛頭刨床進行設(shè)計并要求運用Adams和Ansys分析與驗證。根據(jù)給定的機器的參數(shù)，在此基礎(chǔ)上對各個機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)和運動設(shè)計。5.繪制A1裝配圖、2張A2主要零件零件圖圖紙、1張彩印Adams或Ansys的圖紙；編寫小四25頁左右說明書等。3）牛頭刨床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(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給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應(yīng)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(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。牛頭刨床機構(gòu)簡圖4）參數(shù)設(shè)計牛頭刨床參數(shù)表名稱參數(shù)名稱參數(shù)最大刨削長度L 320工作臺上平面T形抽寬度A（按GB/T158-1996）14工作臺最大橫向行程360工作臺上平面T形摘中心距80滑枕底面至工作臺上平面的最大距離300主電機功率(kw)4工作臺上平面長度1320最大切削力（kN）3.2工作臺上平面寬度b 270外形尺寸（mm架最大工作行程100工作臺最大承載重 kg 100第二章：方案設(shè)計運動要求（1） 刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù)K要在1.4左右。（2） 切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運動，刨刀行程要在320mm左右。方案（1）說明：桿件1為主動件方案（1）如上圖所示采用偏置曲柄滑塊機構(gòu)。1） 結(jié)構(gòu)最為簡單，能承受較大載荷。但其存在有較大的缺點。2） 由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構(gòu)所需活動空間較大。3） 機構(gòu)隨著行程速比系數(shù)K的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方案（2）說明：桿件1為主動件方案（2）如上圖所示由凸輪機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)組成。方案特點如下：1） 凸輪機構(gòu)雖可使從動件獲得任意的運動規(guī)律，但凸輪制造復(fù)雜，表面硬度要求高，因此加工和熱處理費用較大。2） 凸輪與從動件為高副接觸，只能承受較小的載荷，且表面磨損較快，磨損后凸輪的廓線形狀即發(fā)生變化。3） 由于滑塊的急回運動性質(zhì)，凸輪機構(gòu)受到的沖擊較大。4） 滑塊的行程H比較大調(diào)節(jié)困難，必然使凸輪機構(gòu)的壓力角過大，為了減小壓力角，必須增大基圓半徑，從而使凸輪和整個機構(gòu)的尺寸十分龐大。5） 需用力封閉或幾何封閉的方法，保持凸輪和從動件始終接觸，使機構(gòu)復(fù)雜。方案（3）說明：桿件1為主動件方案（3）如上圖所示有兩個四桿機構(gòu)組成。使ba，構(gòu)件1,2,3,6便構(gòu)成了擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，基本參數(shù)為。構(gòu)件3,4,5,6構(gòu)成搖桿滑塊機構(gòu)。方案特點如下：1）為一種平面連桿機構(gòu)，機構(gòu)簡單，加工方便，能承受較大載荷。2）具有急回作用，其行程速比系數(shù)，而。只要正確選擇，即可滿足行程速比系數(shù)k的要求。3）滑塊的行程，已經(jīng)確定，因此只需選擇搖桿CD的長度，即可滿足行程H的要求。4）曲柄主動，構(gòu)件2和3之間的傳動角始終為。搖桿滑塊機構(gòu)中，當(dāng)E點的軌跡位于D點所作圓弧高度的平均線上時，構(gòu)件4和5之間有較大的傳動角，該方案傳力性能良好。5）機構(gòu)橫向與縱向運動尺寸都不大，比較勻稱合理。6）工作行程中，能使刨刀的速度比較慢，而且變化平緩，符合切削要求。7）當(dāng)時，得構(gòu)件2和3間的傳動角為，構(gòu)件4和5間的最小傳動角，機構(gòu)橫向運動尺寸為446.5mm，縱向運動尺寸為540mm?？梢姶朔桨讣庸ず唵?，占面積小，運動部分靈活，傳動省力。方案確定從以上方案比較中可知，為了實現(xiàn)給定的刨刀運動要求（刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù)K要在1.4左右。切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運動，刨刀行程要在320mm左右。），以采用第（3）方案較宜。第三章：結(jié)構(gòu)設(shè)計1）電動機選型選擇電動機類型按已知工作條件和要求，選用Y系列一般用途的三相異步電動機選擇電動機的容量工作機所需功率：傳動裝置總效率：由機械設(shè)計手冊查得各部分效率如下：V帶傳動效率，齒輪（8級精度）效率，一對滾動軸承效率，萬向聯(lián)軸器效率；所需電機功率：查Y系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機額定功率為4kW的Y112M-4電動機。確定電動機轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)速可選范圍可選同步轉(zhuǎn)速1500r/min和1000r/min。選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的電動機，查表10-2額定功率為為4kW的Y132M1-6電動機,其滿載轉(zhuǎn)速。2）V帶設(shè)計與計算 確定計算功率由機械設(shè)計表8-7查=1.2選擇V帶型號由Pca和n1機械設(shè)計圖8-11選用A型V帶。 選擇帶輪、由表8-8，查取A型帶輪，應(yīng)使，小帶輪轉(zhuǎn)速較低，選。驗算帶速v帶速在525m/s之間，選擇合適。參考表8-8給出的帶輪直徑系列，取。轉(zhuǎn)速誤差 確定中心距a和帶長查機械設(shè)計初定中心距初選 帶長 查表8-2取中心距 a的調(diào)整范圍驗算小帶輪上的包角大于滿足小帶輪包角要求 確定V帶根數(shù)按式（8-26） 由表8-4a 由表8-4b查得由表8-5查得由表8-2查得代入求根數(shù)公式（5-21），得取z=4確定初拉力查表8-3得A型V帶的單位長度質(zhì)量，所以應(yīng)使帶的實際初拉力。計算壓軸力3）齒輪校核齒輪傳動的設(shè)計計算選擇齒輪材料和熱處理、精度等級由表10-1選擇小齒輪40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS，兩者材料硬度差為40HBS；精度等級為7級。初選，取，傳動比不變。按齒面接觸疲勞強度設(shè)計。（1） 確定式中各項數(shù)值： 1） 因載荷有輕微沖擊，初選=1.32） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。3）由表10-7選取齒寬系數(shù)，4）由表10-6，選5）由圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪接觸疲勞強度極限。6）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7）由圖10-19取解除疲勞壽命系數(shù)，；8）計算解除疲勞許用應(yīng)力。（2）計算。1）試算小齒輪分度圓直徑，代入設(shè)計齒輪參數(shù)將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得：2） 計算圓周速度。3） 計算齒寬b4） 計算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高5） 計算載荷系數(shù)。查機械設(shè)計表得到則6）按實際的載荷系數(shù)校正系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a）得7)計算模數(shù)m。選取第一系列標準模數(shù)幾何尺寸計算1） 計算分度圓直徑，選取2） 計算中心距3） 計算齒輪寬度取4）支撐件設(shè)計滾動軸承的選擇計算(1)選擇軸承類型和型號選擇圓錐滾子軸承30207。查機械設(shè)計表13-5，30207軸承的，e=0.37,Y=1.6（2） 計算軸承的徑向載荷。計算外力：圓周力 徑向力軸向力 軸承受力分析圖水平面支反力垂直方向支反力合成支反力(3) 計算軸承的軸向載荷因為 ，故軸承1壓緊，軸承2放松,(4) 計算動載荷對于軸承1對于軸承2（5）計算軸承壽命 因為，該對軸承的最短壽命為故該對軸承壽命足夠。5）鍵聯(lián)接的選型與驗算齒輪周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，由機械設(shè)計表6-1查得平鍵截面。鍵聯(lián)接的強度計算：根據(jù)平鍵聯(lián)接的擠壓強度條件k=0.5h=0.511mm=5.5mm,l=L-b=70mm-12mm=52mm,d=64mm, 由表4-1查得，所以平鍵聯(lián)接的強度足夠。6）聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸的計算轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速和三軸的最小直徑，從機械設(shè)計課程設(shè)計表16-2查得，采用彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速。由于 ，可知聯(lián)軸器滿足要求。第四章：分析與驗證按照選用的方案設(shè)計做出的Adams分析如下圖所示：位移曲線圖由圖可以看出刨銷的行程約為480mm，機床設(shè)計的刨銷長度L=320mm，滿足設(shè)計要求。速度曲線圖加速度曲線圖按照設(shè)計的要求用Ansys校核主要傳動機構(gòu)中的搖桿部分。搖桿Ansys分析圖第五章：參考文獻1濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計. M.北京：高等教育出版社，2009.2牛鳴歧，王保民，王振甫. 機械原理課程設(shè)計手冊. M.重慶：重慶大學(xué)出版社，2001.3孫恒，陳作模,葛文杰.機械原理. M. 北京：高等教育出版社，2009.4區(qū)繼方.機械原理課程設(shè)計. M.北京：機械工業(yè)出版社，1989.5劉鴻文. 材料力學(xué)M.第四版. 北京：高等教育出版社，2008.6哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室. 理論力學(xué). M. 六版. 北京：高等教育出版社，2007.7大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機械制圖M.第六版.北京：高等教育出版社，2008.8廖念釗、莫雨松等.