机械牛头刨床连杆机构结构优化设计

机械工程学院毕业设计（论文)I机械牛头刨床连杆机构结构优化设计摘要本文主要针对牛头创床连杆机构结构的优化，主要以六杆机构为例，且以切削过程中速度平稳这一问题展开的.牛头创床在切削过程中要求速度平稳，这样可得到较好的工件质量。回程时，由于不切削工件，返回时的速度较大，有急回特性的特点。传统的设计方法是选择较大的导杆摆角和合适的导路位置，这样急回特性明显，传动性能也得到了改善，机械效率也得到了提高。本文是在国内外研究的背景之下，通过观察牛头创床六杆机构的整体结构，了解该机构的整体运动状态，利用动力学软件对其进行约束。利用虚拟样机技术实现整个机构的仿真。仿真出来的结果与理论数据作对比，对比验证试验仿真的可行性。通过优化，发现优化后的速度接近实际的切削速度，速度相对于优化前的速度减小，从而实现创头在切削工件时速度平稳的要求。优化后速度得到了平稳，加速度峰值减小了，提高了工件的寿命，急回特性明显增加。关键词：机械牛头刨床；连杆机构；仿真；优化设机械工程学院毕业设计（论文)II计Structural Optimization Design of Connecting Mechanism of MechanicalAbstractIn this paper, we mainly aim at the optimization of the structure of the connecting rod mechanism of the Ngau Tau bed, which is mainly based on the six-bar mechanism, and the speed of the cutting process is very smooth, so that the speed is stable in the cutting process. The quality of the workpiece. Return time, because the workpiece is not cut, the return of the larger speed, there are characteristics of the characteristics of emergency. The traditional design method is to choose a larger pole swing angle and the appropriate guide position, so that the rapid return characteristics of the obvious, transmission performance has also been improved, mechanical efficiency has also been improved.In this paper, under the background of domestic and foreign research, by observing the overall structure of the Ngau Tau bed six-bar mechanism, we understand the overall motion of the mechanism and use the dynamic software ADAMS to constrain it. Realize the simulation of the whole organization with virtual prototyping technology. 机械工程学院毕业设计（论文)IIIThe simulation results are compared with the theoretical data, and the feasibility of the simulation is verified. Through optimization, it is found that the optimized speed is close to the actual cutting speed, and the speed is reduced with respect to the speed before optimization, so as to realize the requirement of smooth cutting of the workpiece. After optimization, the velocity is smooth, the acceleration peak is reduced, the life of the workpiece is improved, and the rapid return characteristic is obviously increased.Key words: Mechanical bulldozer planer; Linkage mechanism; Simulation; ADAMS; Optimization design目录摘要 .IAbstract .II目录 .III第一章 绪论 .11.1 论文的研究背景 .11.2 研究目的及意义 .21.3 国内外相关领域的硏究现状 .3第二章 总体结构 .52.1 牛头创床的结构组成 .52.2 牛头刨床的工作原理 .52.3 牛头刨床的连杆机构 .52.4 牛头刨床的自由度分析 .62.5 滑块速度的计算 .7机械工程学院毕业设计（论文)IV第三章 牛头刨床的系统 .83.1 主轴箱 .83.1.1 主轴箱的电动机选择 .83.1.2 电动机规格的选取 .83.1.3 主轴箱上主传动轴设计 .93.1.4 1308 调心滚子轴承设计 .113.2 牛头刨床的结构设计 .123.2.1 床身 .123.2.2 主轴箱 .133.2.3 摇臂机构 .133.2.4 滑枕 .143.2.5 工作台 .143.3 传动机构组成及传动器工作原理 .14第四章 基于的牛头创床连杆机构的运 .16动仿真 .164.1软件的简介 .164.参数化建模 .164.2.1 创建设计变量 .164.2.2 坐标点参数化 .174.2.3 模型仿真 .174.3 机构参数优化 .174.3.1 优化目标的选取 .174.3.2 优化变量的确定 .174.3.2 约束条件约束条件的建立 .18机械工程学院毕业设计（论文)V结论与展望 .19致 谢 .20参考文献 .21机械工程学院毕业设计（论文)1第 1 章 绪论1.1 论文的研究背景我国创床事业的发展经历了漫长的岁月变化，尽管经历了无数次的失败，通过国人的不懈努力，创床事业还是在工业领域中崭露头角。追溯到新中国成立之前，我国工业的发展水平较为落后。当时人们都是通过人的低价劳动力，牲畜等来完成较大规模的工作量。切削火型或重型材料时，都要花费乂量的时间，更不用去考虑人力和物为的消耗，虽然采用外国的先进技术在时间和空间上是有效的，但并非长久之计。在这种情况下，虽然我国没有国外那样的先进设备，即便在这一技术领域中还相当落后，经过长期的奋斗和坚持，我们国家终于在这一领域中打破了僵局。我国创床事业的进一步发展是在新中国成立后开始的。当时我国的工业一盘散沙，只有少许的资本家拥有一些独资机械，更谈不上所谓的创床。科学不断地发展，新技术不断地进入人们的视野当中，人类对产品的加工和生产也要求我们精益求精。因此大量的先进机械设备随之而来。现阶段，在机械制造行业中，机床是很重要的一种工业设备。在众多的行业领域里，机床所承担的工作量是十分繁重的，所占的比重在整个机械领域中有一半上。因此，先进的机床从技术的角度出发，它不但能反映加王产品的质量和精度，同时也影响着我国经济的发展。也就是说，如果好的设备没有得到发展，如果没有如今这些种类繁多的、精良的产品去促进我们改善陈旧的机床，我们很难得到我们屯、目中完美的产品。机床是人们不断探索，不断去尝试，不断去创造的产物。到了世纪中叶，人们不断地创新，不断地求真务实，机床才真正的发展起来，实现了真正意义上大型产品的加工。当时，经济发展的趋势很快，一些欧美国家正从手工业不断地向资本主义机器化方向慢慢转变。在机床领域中，制造业得到了蓬勃发展。机床的出现提高了产品的精度，解放了大貴劳动人民的双手，不仅提高了工作的效率，同时标志着一个新的工业时代的诞生。直到世纪末，各类机床机械工程学院毕业设计（论文)2如：削床、统床、锭床、钻床、拉床等相应的制造出来。通过人们的不断改进和设计，一步一步的得到今天如此高精度的机床。而如今创床的种类变得非常多，按照创床的结构分类，大体上可分为类：（）插床（立创床）：这种机床在工作过程中是它的刀具在垂直平面内作往返运动，工作台作直线进给运动。（2）悬臂创床：这种机床在工作过程中是它的悬臂垂直刀架横向进给，侧刀架作垂直进给运动。（）牛头创床：这种机床在切削工时，刀具安装在滑枕的刀架上通常作纵向的往复运动，工作台作横向或垂向间歇的进给运动。在创床当中，有一种创床在传动过程中，滑枕带动创刀做直线往返运动，因此滑枕前端的刀架形似牛而命名为牛头创床。如下图所示：如图 1-1 牛头刨床1.2 研究目的及意义本文主要讲牛头刨床连杆机构中的六杆机构，六杆机构是牛头仙床主传动机机械工程学院毕业设计（论文)3构的简化机构。在整个加工过程中滑枕的运动是切削过程中的主要运动，此运动在王作行程中作直线往复运动，它在整个运动过程中分为两个阶段，一个阶段为切削工件时的进给运动，另一阶段为回程阶段。在工作进程时，创刀切削金属工件时，在不影响加工质量的情况下，要求削头速度平稳，几乎接近匀速。返回时创刀不切削工件，返回时的速度极快。由于滑枕回程速度大于滑枕的工作行程的速度，因此回程时具有急回特性的特点。牛头创床中六杆机构是一个重耍的组成部分，在研究牛头创床六杆机构的领域中，传统的设计想法是改变导杆摆角，这样 可获得较大的急回特性，给定一个合适的导路位置，这样可改善六杆机 构的传动性能，但如何去改变创头切削时的速度无法凭经验决定。这需要通 过大量的试验去证明。当今社会人曰众多，可说巧众曰难调，人们不仅需要质量好的产品，同时在满足质量好的需求么外还要尽可能的节省材料、提高工作效率、达到最高效益。因此人们不断地通过改进机构的结构和生产要求，希窜通过科学的手段实现更好的技术手段。本义的主要研究呂的是在国内外研究的背景之下，通过观察牛头创床六杆机构的整体结构，了解该机构的整体运动状态，在将建立的牛头创床模型导入到软件中，通过对机构的分析，在软件中对机构添加约束和作用力，实现了牛头创床六杆机构在虚拟环境下的虚拟。利用化的维建模技术，可将牛头创床六杆机构的各部分逐一表达出来，通过装配可看出各构件的连接方式。利用软件可形象地仿真出各个点。不同时刻的运动状态，能完美地呈现出牛头创床的不同位置点受到不同因素的影响，在不同时间段和位置上机构几何参数的速度及加速度。利用优化设计的方法，找出杆长的选取范閱，找到最优杆长，从而提高牛头创床工作效率。牛头削床的发展并不是随机而来的，而是通过人们的需求和在加工过程中不断进化而得出来的，牛头创床在加工工件过程中由于对产品的加工精度很高的标准，因此人们对切削工件的速度和精度也有更高的要求和限制。在飞速发展的今天，万物皆向好的趋势更替发展，大量研究者不断涌入，对牛头创床也不断地研究和更改，虽然创床的种类不多，些研究者对创床机构的很多地方都做了相应的尝试和改造。本文通过优化方法将影响创头切削速度的量为设计变量，通过不断地优化，找出影响削头切削速度的关键性因素。送一方法的运用使创头在切削工件过程中速度得到了平稳，提高了加工工件的切削质量，利用虚拟机械工程学院毕业设计（论文)4样机的仿真技术代替了真实环境下大作业的工作貴。节省了原材料的同时，也节省了人力和物力。通过优化方法得到后的结论，将会给后续研究内容提供借鉴和参考。1.3 国内外相关领域的硏究现状解放前夕，我国的机械加工厂少之有少，并品各个机械厂的规模都不是很大。但是能够制造出少量的牛头创床。解放前，我园创床的数量很少，种类也比较单一。解放后，中网政府相当重视这一领域的发展，为了与罔民经济相协调在中国各大城市不断地扩建、新建创床厂，几年的努力，创床从小变大，从弱变强，不断占领了市场。现在中国市场上的仙床品类齐全，可算是一个大的体系。随后人们通过不懈的努力和创新，终于在这一领域上崭露头角。牛头创床的不断改进不仅给人们带來了便利，它的创造价值和经验也让更多未知新生事物的想象得到了能。牛头创床在加工中，急回特性主要表现在回程的速度大于进程的速度。耸：程的速度越乂表明急回特性越明显。这是牛头创床六杆机构在加工过程中最主要的特征要求之一，目的是提高创床的工作效率。近年来我国学者潜屯研究不断提升牛头削床的工作性能和加工质量。在牛头创床的各个领域中都有了进一步的发展。钱文婷，徐承妍，李滨城等人利用软件对牛头倒床导杆机构进行了运动学分析或仿真，通过仿真直观的揭示了机构的运动规律和受力情况，采用微分的