機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)牛頭刨床2

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——小型平面刨削機(jī)床運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)與分析第一頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。一、課程設(shè)計(jì)目的：1.綜合運(yùn)用理論知識(shí)，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3．訓(xùn)練從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基本技能，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、查閱資料、工程繪圖、計(jì)算機(jī)操作等方面的能力。2．培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)第二頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。小型平面刨削機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖第三頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。設(shè)計(jì)要求1．刨削速度盡可能為勻速，并要求刨刀有急回特性。2．刨削時(shí)工件靜止不動(dòng)，刨刀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)切削深度，然后工件能方便地作反方向間歇橫向進(jìn)給，且每次進(jìn)給量仍然要求相同。4．原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)。第四頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)項(xiàng)目題號(hào)123刨削平均速度vm(mm/s)530550600行程速度變化系數(shù)K1.461.401.45刨刀沖程H(mm)310300370切削阻力Fr(N)350045005000刨刀越程量ΔS(mm)161519機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)許用不均勻系數(shù)[δ]0.050.050.05每班學(xué)號(hào)1-13號(hào)—題號(hào)1；14~26號(hào)—題號(hào)2；27之后—題號(hào)3第五頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。設(shè)計(jì)內(nèi)容1）對(duì)小平面刨削機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解、擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型。2）選定運(yùn)動(dòng)方案：切削運(yùn)動(dòng)選用平面連桿機(jī)構(gòu)，至少要選出3種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖，從中選出2個(gè)進(jìn)行尺度綜合和運(yùn)動(dòng)分析(兩張A1圖)，確定最終方案；工件橫向進(jìn)給選棘輪機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu)串連；刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)選螺旋機(jī)構(gòu)。3）確定電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)。4）確定傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配，選定減速機(jī)構(gòu)。5）確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。6）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（1張A1圖）。7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（20頁(yè)左右）。8）答辯。第六頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分解根據(jù)機(jī)器的工藝功能要求，其工藝動(dòng)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)：間歇移動(dòng)，每次移動(dòng)量相同，在刨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歇橫向移動(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)：間歇移動(dòng)，工件刨去一層之后刨刀下移一次，移動(dòng)量調(diào)整方便。第七頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。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)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。第八頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)選型-刨刀切削運(yùn)動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)→刨刀的雙向移動(dòng)，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)工作行程為勻速及具有急回特性的要求，但受力差，易磨損，行程大時(shí)基圓大，凸輪尺寸大，較難平衡和制造。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)近似均速運(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(kāi)始及終止時(shí)有沖擊，適用于大行程而不宜小行程，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)：能得到均速移動(dòng)的工作行程，且為面接觸，受力好，但行程開(kāi)始和終止時(shí)有沖擊，安裝和潤(rùn)滑較困難，且必須增設(shè)換向和變速機(jī)構(gòu)，才能得到急回運(yùn)動(dòng)。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。第九頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)選型-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)除了能實(shí)現(xiàn)小而且等量進(jìn)給外。因此，可選用螺旋機(jī)構(gòu)作為橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。工件要能間歇移動(dòng)，螺旋必須作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在螺旋機(jī)構(gòu)之前必須串聯(lián)一個(gè)間歇轉(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)，能夠?qū)崿F(xiàn)將連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有：1）槽輪機(jī)構(gòu)：每次轉(zhuǎn)角較大且不可調(diào)整，為了反向回轉(zhuǎn)，必須增加反向機(jī)構(gòu)。2）曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)：每次轉(zhuǎn)角較小，容易調(diào)整且為等量轉(zhuǎn)動(dòng)，采用雙向式棘輪還可以方便地實(shí)現(xiàn)棘輪反轉(zhuǎn)。3）不完全齒輪機(jī)構(gòu)：可實(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）凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：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。第十頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)選型-刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為了實(shí)現(xiàn)刨刀的垂直進(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歇移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。與橫向進(jìn)給類(lèi)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。第十一頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。運(yùn)動(dòng)方案確定

1．刨刀切削運(yùn)動(dòng)采用平面連桿機(jī)構(gòu)。（建議選用平面六桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)要求不少于三種，只要求任選兩種進(jìn)行尺度綜合及運(yùn)動(dòng)特性評(píng)定，并確定最終方案。）2．工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用曲柄搖桿棘輪機(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)。第十二頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。運(yùn)動(dòng)方案示例第十三頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)尺度綜合

刨刀工作行程的刨削平均速度曲柄AB角速度極位夾角可得1．原動(dòng)件曲柄AB的轉(zhuǎn)速n1(r/min)第十四頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)尺度綜合

2．針對(duì)選定兩種平面六桿機(jī)構(gòu)示意圖，確定各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸。

假定曲柄長(zhǎng)度：100mm刨刀終端連桿取150mm第十五頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。機(jī)構(gòu)尺度綜合

2．針對(duì)選定兩種平面六桿機(jī)構(gòu)示意圖，確定各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸。

假定曲柄長(zhǎng)度：100mm刨刀終端連桿取150mm第十六頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。運(yùn)動(dòng)特性評(píng)定

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較小者為刨刀切削運(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。第十七頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。確定電機(jī)功率和選型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)中的等效阻力矩Mr（φ）。2．根據(jù)Mr（φ）值，采用數(shù)值積分中的梯形法，計(jì)算曲柄處于各個(gè)位置時(shí)Mr（φ）的功。因?yàn)轵?qū)動(dòng)力矩可視為常數(shù)，所以按照確定等效驅(qū)動(dòng)力矩Md。3．將曲柄位置號(hào)（或轉(zhuǎn)角φ）和對(duì)應(yīng)的Mr（φ）值列成表格。4．由計(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)所需功率，按照Pd＝1.2P確定電機(jī)功率，并選定電機(jī)型號(hào)。第十八頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。確定減速機(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，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(lèi)型及其速比。減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比常用比值如下：傳動(dòng)類(lèi)型（單級(jí)）傳動(dòng)比i圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（開(kāi)式）4－6圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（閉式）3－5直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)2－3蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)10－40V帶傳動(dòng)2－4鏈傳動(dòng)2－5第十九頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。估算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1．由M（φ）＝Md－M（φ）確定等效力矩M（φ）。2．根據(jù)M（φ）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（φ）的功ΔW（φ）。3．將曲柄位置號(hào)和對(duì)應(yīng)的M（φ）及ΔW（φ）值列成表格。4．由[W]＝ΔWmax-ΔWmin求出最大贏虧功[W]。5．求電機(jī)轉(zhuǎn)子及減速機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jc。6．設(shè)飛輪安裝在等效構(gòu)件同一軸上，按照計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。第二十頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第二十一頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1．目錄：包含標(biāo)題和頁(yè)次。2．設(shè)計(jì)題目：包含機(jī)器工藝功能要求和原始參數(shù)。3．機(jī)器運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖初步擬定：1）機(jī)器工藝動(dòng)作分解及要求。2）機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。3）三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型，要求先繪出示意圖。4．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）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算。2）原動(dòng)件轉(zhuǎn)速n1的計(jì)算。3）速度均方根偏差計(jì)算等。第二十二頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

5．電機(jī)功率與型號(hào)的確定：包含1）、等效阻力矩Mr（φ）求值。2）等效驅(qū)動(dòng)力矩Md求值。3）、電機(jī)功率Pd計(jì)算。Mr（φ）及其積分值Mr（φ）可以用列表形式列出。6．飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的估算：包含求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的各個(gè)步驟。其中M（φ）及ΔW（φ）值可以用列表形式給出。7．減速機(jī)構(gòu)的選定：包含減速比i，減速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及其傳動(dòng)比值的確定。8．機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的最終確定及繪制。9．參考資料：包括序號(hào)、編著者、資料名、出版單位、出版年月。10．設(shè)計(jì)心得與意見(jiàn)。第二十三頁(yè)，編輯于星期日：十四點(diǎn)十分。三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度（兩周-17、19周）：1.熟悉設(shè)計(jì)題目（1天）2.運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思與選擇（3天）3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)與分析（2天）5.編寫(xiě)整理說(shuō)明書(shū)