机械原理课程设计-牛头刨床主体机构II.doc

机械原理课程设计说明书 设计课题： 牛头刨床主体机构II 学 院： 机械工程学院 班 级： 机101班 姓 名： 学 号： 109054149 指导教师： 刘庆运 日期：2012年7月5日 目 录一课程设计的目的和任务二工作原理与结构组成三设计方案确定四拟订传动系统方案五确定机构尺寸参数六运动分析及参数计算七.主机构尺度综合及运动特性评定八.收获体会和建议九参考文献牛头刨床机构的分析与综合 一、课程设计的目的和任务1、目的机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。2、任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。二、工作原理与结构组成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。三、设计方案的确定方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。一是由于执行件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大；二是机构随着行程速比系数K的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。方案（b）由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。该方案在传力特性和执行件的速度变化方面比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD中，随着行程速比系数K的增大，机构的最大压力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方案（a）更大。（C）方案（c）由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（b）的缺点，传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。 比较以上三种方案，从全面衡量得失来看，方案(c)作为刨削主体机构系统较为合理。四拟定传动系统方案 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/s52553015251512015351540减速比58157104880610最大功率 kw20007501200150250500005503750 (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=1.9齿轮传动比i12=3.2 i34=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60转/分。 五确定机构尺寸参数AB1CED24531.尺寸参数确定依据行程速比系数或压力角确定。尺度综合过程如下： 由K=1.5求得极位夹角q；由导杆机构特性知道，导杆摆角等于极位夹角，即ymax=q；由行程H和q可求出导杆长；由LAC(例如为500mm)和 q可求出曲柄长LAB；由LDE / LCD=0.20.3可求出连杆长LDE；为使RRP杆组的压力角较小，滑块5的导路与DD连线的距离应等于导路线与DD弧水平切线的距离，以此确定L。牛头刨床主执行机构尺度2.尺寸参数计算极位夹角：导杆长度：mm连杆长度：=0.28 =197.4mm曲柄长度:mm六运动分析及参数计算1.导杆的运动分析导杆机构的运动分析。根据已定出的尺寸参数及原动件转速n,用解析法求出当曲柄转角从刨头处于最左侧起，沿转动方向没隔20度计算一组运动参数，其中包括各构件的角位置，角速度，角加速度以及刨头的位移（以最左侧为零点），速度和加速度；并用计算机辅助设计计算并在同一副图中绘出刨头的位移曲线，速度曲线和加速度曲线. 运 动 分 析 图七 主机构尺度综合及运动特性评定 机构位置划分 图5-1等分为12等分，取上述方案的第2位置和第7位置进行运动分析（1）曲柄位置“2”做速度、加速度分析（列矢量方程、画速度图、加速度图） 取曲柄位置“4”进行速度分析。 取构件3和4的重合点A进行速度分析。 有1=5.62 rad/s 其转向为逆时针方向。（a） 速度分析 用速度影像法对A点： = + （3-1） 方向： / 大小： ？ ？式中： = = =0.6048m/s =0.887rad/s= V= =0.3902 m/s V=0.5676 m/s对于C点： = + （3-2）方向： / 大小： ？ ？ 式中： = = =0.4789 m/s = =0.1064 m/s =0.788rad/s图4-2 “2”位置速度分析(b)加速度分析 用加速度影像法对于A点： = + = + + （3-3） 方向： A A / 大小： ？ ?式中： = =2 =4.064m/s2= = =0.830 m/s2= =0.346 m/s2= = =2.190 m/s2 =3.065 m/s2 =3.224 m/s2 =0.084 m/s2 对于C点: = + + （3-4）方向：/ B CB 大小： ？ ？ 式中： = = =3.139 m/s2 图4-3 （2）对位置7进行速度和加速度分析（a） 速度分析 用速度影像法对A点： = + （35） 方向： /大小： ？ ？式中： = = =0.6048m/s =0.311rad/s= V= V= =0.064m/s 5=0.199m/s对于C点： = + （3-6）方向： / 大小： ？ ？ 式中： = = =0.181m/s =0.064m/s = =0.311rad/s图4-4 “7”位置速度分析(b)加速度分析 用加速度影像法对于A点：= + = + + （3-7）方向： A A / 大小： ？ ?式中 ：= =2 =4.064 m/s2= = = =0.368 m/s2 =0.038 m/s2 =4.109 m/s2 = = = =6.656 m/s2 =4.064 =0.064 m/s2 对于C点 ： = + + （3-8）方向：/ B CB 大小： ？ ？ 式中： = = =6.311 m/s2 图4-5 “7”位置加速度分析2.计算机辅助设计计算程序:3.计算数据输出Excel角度()位移(m)速度(m/s)加速度(m/s )00.148635-0.952589-18.451421200.085789-1.250686-10.885106400.013635-1.32517-5.22081460-0.059741-1.304687-1.31026280-0.130202-1.2224441.459828100-0.194507-1.08263.353826120-0.249329-0.8799764.32992140-0.291026-0.6099214.053101160-0.316016-0.2831831.882557180-0.3227930.01923-2.276337200-0.319790.51-4.127426220-0.322835-0.007496-3.415398240-0.03041610.8075267.486176260-0.2255632.00822114.31502280-0.0926532.6073853.5536443000.0455832.236436-15.066774