設(shè)計(jì)題目牛頭刨床課程設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床學(xué) 院、系： 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào) ： 最終評(píng)定成績(jī) 目錄一、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的.二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容.三、 機(jī)器的工藝功能要求和原始參數(shù).四、 機(jī)器的工藝動(dòng)作分解和要求五、 擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖六、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型七、 運(yùn)動(dòng)方案的確定八、 報(bào)道切削運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺度綜合及運(yùn)動(dòng)特性評(píng)定九、 確定電機(jī)功率Pd與選型.十、 計(jì)算電機(jī)軸與執(zhí)行方案機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的速度比i和選定減速機(jī)構(gòu).十一、 估算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.十二、 繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.十三、 參考文獻(xiàn).十四、 設(shè)計(jì)心得與意見 一、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的1. 學(xué)會(huì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的步驟和方法2. 鞏

2、固所學(xué)的理論知識(shí)，掌握機(jī)構(gòu)分析與綜合的基本方法3. 培養(yǎng)學(xué)生使用技術(shù)資料，計(jì)算作圖與分析及綜合的能力4. 培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容小平面刨削機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)及分析三、 機(jī)器的工藝功能要求和原始參數(shù)1. 報(bào)銷速度盡可能為勻速，并要求刨刀有急回特性2. 刨削時(shí)工件靜止不動(dòng)，刨削空回程后期工件作橫向進(jìn)給，且每次橫向進(jìn)給量要求相同，橫向進(jìn)給量很小并可隨工件的不同可調(diào)3. 工件可加工面被拋去一層之后，刨刀能沿垂直工件加工面方向下移一個(gè)刨削深度，然后工件能方便的作反方向間隙橫向進(jìn)給，且每次進(jìn)給量仍要求相同4. 原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)參數(shù)項(xiàng)目 題號(hào) 刨削平均速度Vm（mm/s）530形成速度變化

3、系數(shù)K1.46刨削沖程H（mm）310切削阻力Fr（N）3500刨削越程量S（mm）16機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度許用不均勻系數(shù)0.05四、 機(jī)器的工藝運(yùn)作分解及要求根據(jù)機(jī)器的工藝功能要求，其工藝運(yùn)作分解如下：1. 刨刀的切削運(yùn)動(dòng)：往復(fù)移動(dòng)，近似勻速，具有急回特性。2. 工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：間隙移動(dòng)，每次移動(dòng)量相同，在刨削刀空回程后期完成移動(dòng)，要求移動(dòng)量小且調(diào)整容易。工件刨去一層之后能方便地作反向間隙橫向移動(dòng)進(jìn)給，同樣要求反向進(jìn)給量每次相同且易調(diào)整。3. 刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：間隙移動(dòng)，工件刨一層之后刨刀下移一次， 移動(dòng)量調(diào)整方便。五、 擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖考慮到刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)周期相對(duì)較長(zhǎng)，而且一個(gè)周期中的運(yùn)動(dòng)

4、時(shí)間比靜止時(shí)間短得多，為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，此運(yùn)動(dòng)可以采用手動(dòng)，所有該設(shè)計(jì)只要求擬定刨刀切削運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的順序和協(xié)調(diào)配合關(guān)系。機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下：K= 極位夾角=180=急回角=180 -=刨刀越程量S=刨刀沖程H=由作圖法可知越程角=六、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型該機(jī)器的三個(gè)工藝動(dòng)作采用三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成。1. 刨刀切削運(yùn)動(dòng)按照原始條件，原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置后再傳給刨刀切削運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以它應(yīng)具備將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成雙向移動(dòng)的功能，常用于實(shí)現(xiàn)這一功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有以下幾種：1） 移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)：易實(shí)現(xiàn)工件行程為勻速及具有急回特性的要求，但受力差

5、，易磨損，行程大時(shí)基圓大，凸輪尺寸大，較難平衡和特造。2） 平面連桿機(jī)構(gòu)：受力好，磨損小，工作可靠，且具有急回特性，但只能實(shí)現(xiàn)近似勻速運(yùn)動(dòng)。3） 齒條機(jī)構(gòu)：可實(shí)現(xiàn)工作行程為勻速移動(dòng)的要求，但行程開始及終止時(shí)有沖擊，適用于大行程不宜小行程，且必須增加換向變速機(jī)構(gòu)才能得到急回運(yùn)動(dòng)。4） 螺旋機(jī)構(gòu)：能得到勻速移動(dòng)的工作行程，且為面接觸，受力好，但行程開始和終止時(shí)有沖擊，安裝和潤(rùn)滑較困難，且必須增設(shè)換向和變換機(jī)構(gòu)，才能的刀急回特性。5） 組合機(jī)構(gòu)：如凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)要求，但具有凸輪機(jī)構(gòu)存在的缺點(diǎn)，且設(shè)計(jì)制造較復(fù)雜。以下為預(yù)選十種執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案2. 工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)量是

6、很小的，且每次要求等量進(jìn)給，又因?yàn)楸仨毞乐构ぜ谂傧髁Φ淖饔孟卵貦M向移動(dòng)，所以橫向進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)出了能實(shí)現(xiàn)小而且等量進(jìn)給外，在非進(jìn)給時(shí)還應(yīng)具備有自動(dòng)固定的功能，螺旋機(jī)構(gòu)能滿足這些功能，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，因此，可選用螺旋機(jī)構(gòu)作為橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力仍然可來自驅(qū)動(dòng)刨刀運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，不必另設(shè)動(dòng)力源。工件要能間隙運(yùn)動(dòng)，螺旋必須作間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在螺旋機(jī)構(gòu)之前必須串聯(lián)一個(gè)間隙轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且與刨刀切削運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)，這樣可以方便實(shí)現(xiàn)刨削運(yùn)動(dòng)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)將連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成間隙轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有：1） 槽輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠，但每次轉(zhuǎn)角較大且不可調(diào)整，為了反響回轉(zhuǎn)

7、，必須增加反向機(jī)構(gòu)。2） 曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每次轉(zhuǎn)角較小，容易調(diào)整，且為等量轉(zhuǎn)動(dòng)，采用雙向式棘輪可以方便地實(shí)現(xiàn)棘輪反轉(zhuǎn)。3） 不完整齒輪機(jī)構(gòu)：可以實(shí)現(xiàn)等速轉(zhuǎn)位和等量轉(zhuǎn)角，但不可調(diào)整，如需反轉(zhuǎn)必須增加反向機(jī)構(gòu)。4） 凸輪式間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低，適用于高速場(chǎng)合，但凸輪加工復(fù)雜，精度妖氣高，每次轉(zhuǎn)角不可調(diào)，如需反轉(zhuǎn)應(yīng)增設(shè)反向機(jī)構(gòu)。5） 星輪機(jī)構(gòu)：具有槽輪機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)性能，又兼有不完全齒輪機(jī)構(gòu)等速轉(zhuǎn)位的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)等量轉(zhuǎn)角，但不可調(diào)，同時(shí)星輪加工制造困難。3. 刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)報(bào)道的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可以在刨刀切削運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件上設(shè)置一個(gè)在垂直于刨削方向上能作間隙移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，

8、與橫向進(jìn)給類似，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)同樣應(yīng)具有小進(jìn)給量可調(diào)，且在非進(jìn)給時(shí)具有自動(dòng)固定的功能，同時(shí)考慮到動(dòng)力源可以采用手動(dòng)，因此采用一個(gè)簡(jiǎn)單螺旋機(jī)構(gòu)作為刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，既簡(jiǎn)單又工作可靠。 七、運(yùn)動(dòng)方案的確定如上述可知，能實(shí)現(xiàn)機(jī)器總體工藝功能的方案有許許多多，通過分析比較確定實(shí)現(xiàn)該機(jī)器的三個(gè)工藝動(dòng)作的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別為：1、刨刀切削運(yùn)動(dòng)采用平面連桿機(jī)構(gòu)2、工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用曲柄搖桿齒輪機(jī)構(gòu)與螺旋機(jī)構(gòu)串聯(lián)3、刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用螺旋機(jī)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)刨刀切削速度盡可能為勻速，作為刨刀切削運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)，建議采用平面六桿機(jī)構(gòu)并繪制多種機(jī)構(gòu)示意圖，本次設(shè)計(jì)要求不少于三種，考慮到設(shè)計(jì)內(nèi)容多，時(shí)間短

9、，為了減少重復(fù)工作量，只要求任選兩種進(jìn)行尺度綜合及設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)評(píng)定，并確定最終方案。 以下執(zhí)行三種機(jī)構(gòu)的尺度綜合方案一：方案二：運(yùn)動(dòng)性能1、平面連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，且能承受較大載荷2、具有急回特性。只要正確選擇=LAB/AC 即可滿足行程速度比系數(shù)K3、只要搖桿CD長(zhǎng)度，即可滿行程H要求（H=2LCDsinR/2）4、曲柄AB為主動(dòng)，E點(diǎn)軌跡位于圓弧高度的平均線上，使平均壓力角都較大，傳動(dòng)性能高5、機(jī)構(gòu)本身較為對(duì)稱，合理，橫縱尺寸都不會(huì)過大6、工作行程中，可以刨刀切削速度平穩(wěn)切較慢，不至破壞刨刀的性能，也不會(huì)影響工件表面質(zhì)量方案三：運(yùn)動(dòng)性能：1、因?yàn)椴捎酶吒贿B接凸輪與自動(dòng)件，所以無法承受

10、足夠大的載荷，而且凸輪表面易磨損，影響刨刀的準(zhǔn)確性。2、由于凸輪要求硬度高，制造較為困難。3、凸輪機(jī)構(gòu)形狀有限，使行程H較為困難。4、凸輪壓力角較大。要減小它就要增大凸輪圓半徑。會(huì)增加其質(zhì)量。八、刨刀切削運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺度綜合及運(yùn)動(dòng)特性評(píng)定。1、原動(dòng)件曲柄AB的轉(zhuǎn)速n（r/min）刨刀動(dòng)作行程的刨削平均速度Vm=H/（+）/w1=600mm/s極位夾角=180(k-1/k+1)=33.06，曲柄AB角速度W1=n1/30=6.03rad/s代入整理得n1=60Vm/H（1+1/k）=57.58r/min2、針對(duì)選定的兩種平面六桿機(jī)構(gòu)示意圖，根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件和原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺度綜合，即確定各構(gòu)

11、件的運(yùn)動(dòng)尺寸。3、因?yàn)橐笏俣炔▌?dòng)越小越好，所以可以按照速度均方根偏差最小的條件對(duì)初步選定的兩種平面六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性比較，然后選取速度均方根偏差最小者為刨刀切削運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。速度均方根偏差V= ，式中n為對(duì)應(yīng)于刨刀切削工作段曲柄AB轉(zhuǎn)角范圍所取的計(jì)算點(diǎn)數(shù)，Vi為對(duì)應(yīng)點(diǎn)刨刀的實(shí)際速度，Vm為刨刀的切削平均速度。方案一：位置號(hào)01234567位置號(hào)89101112131415V1=方案二：位置號(hào)01234567位置號(hào)89101112131415V2=九、確定電機(jī)功率Pd與選型1.取曲柄AB為等效構(gòu)件，根據(jù)機(jī)構(gòu)位置和切削阻力Fr確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的等效阻力距Mr（） 2.根據(jù)Mr（）的值，采用數(shù)

12、值積分中的梯形法，計(jì)算曲柄中處于各個(gè)位置時(shí)Mr（）的功=Wr（）。因?yàn)轵?qū)動(dòng)力矩可視為常數(shù)，所以按照Md=確定等效驅(qū)動(dòng)力矩Md3.將曲柄位置號(hào)（成轉(zhuǎn)角）值列成表格轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角Md=4. 由P=MdW1 計(jì)算刨刀切削運(yùn)動(dòng)所需的功率，考慮到機(jī)械摩擦損失及工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所需的功率，按照Pd=1.2p確定電機(jī)功率，并選定電機(jī)型號(hào)。 P=十、計(jì)算電機(jī)軸與執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的速度比i和選定減速機(jī)構(gòu)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速nd= 比執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件（曲柄AB）的轉(zhuǎn)速n1= 大得多，其比值i=nd/n1= 所以其間必須配置減速機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)i值選定減速機(jī)構(gòu)的類型和其速度比，減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比常用比值如下：傳動(dòng)類型（單級(jí)）傳動(dòng)比i圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（開式）圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（閉式）直齒輪機(jī)構(gòu)渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)V帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)i=nd/ni= 所以選擇2個(gè)傳動(dòng)比為3 的圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（閉式）和一個(gè)傳動(dòng)比為 的V帶傳動(dòng)對(duì)于各齒輪和皮帶輪m= Z1 Z2 Z3 Z4Z1= Z2= Z3= Z4= 十一、估算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 步驟如下： 1，由M（）=Md-M（）確定等效力矩M（）。 2，根據(jù)M（）的值采用數(shù)值積分中的梯形法，計(jì)算一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中曲柄處于計(jì)算位置時(shí)等效力矩M（）的功W（）。 3，將曲柄位置號(hào)和對(duì)應(yīng)的M（）及W（）值列成表格。位置號(hào)01234567位置號(hào)891011121314154，由W=Wmax-Wmin求出最大盈虧