弓形锯床主传动及工作机构设计.doc

机械原理设计 弓形锯床主轴传动及工作机构设计 目录前言1第一章 设计任务书3第二章 功能分析与功能分解6第三章 执行构件与原动机的选择7第四章 机构的选型与组合8第五章 机械系统运动方案拟定与比较9第六章 机械系统运动循环图10第七章 典型机构设计分析11第八章 按比例绘制运动简图.17第九章 参考文献18前言在日常生活和工业生产中，经常要把木材、石材和金属材料进行管料等型材。由主动轮和从动轮带动锯条运转，锯条断料方向切割加工。在我们机械行业中，常用的切断方法有剪切；熔断（由氧气、乙炔、等离子或激光提供能量）；电化学切割（如线切割）等，但最常用的是应用古代流传下来的锯切原理，锯切法属于金属切削范畴，它所用的设备统称金属切削机床。目前锯床以圆锯片、锯带或锯条等为刀具，锯切金属圆料、方料、管料和型材等的机床。锯床的加工精度一般都不很高，多用于备料车间切断各种棒料、由导轨控制架控制。通过调整自转轴承将带锯条调正调直经过扫削器将锯削扫掉。由液压油缸活塞杆支撑导轨控制架下落进锯断料，带锯床上装有手动或液压油缸夹料锁紧机构，以及液压操作阀开关等。锯床现分为圆锯床、带锯床、弓锯床，而本课程设计针对的是弓形锯床主传动及工作机构的设计。第一章 弓形锯床主传动及工作机构设计任务书1工作原理及工艺动作过程 如图题1所示，弓形锯床是工厂常用的锯切下料机床，金属料固定在机床的卡钳中。电动机通过传动装置经曲柄滑块机构使装有锯条的锯弓作往复运动，进行锯切；锯架绕一支点摆动以实现进给。它结构简单、体积小，但由于回程时不进行切削，故效率较低。为减少回程的摩擦、磨损和功耗，锯床常配有液压缸在回程时抬起锯架，使锯条脱离工件，而在工作行程落下锯架，进行锯切。其工艺动作为：“落下向前锯切抬起往回急回”。“抬起落下”动作本次不作设计要求。 图题1 弓形锯床2原始数据及设计要求 弓形锯床工作参数见表题2，切削时切削力Fr视为常数，工作时有中等冲击，使用折旧期10年，每天一班制工作，工作环境为室内，三相交流电源，曲柄滑块机构的效率为0.9，顶起液压缸驱动功率约占输出功率的15%，为提高效率要求往复切削运动具有急回特性，行程速比系数。一般机械制造厂制造，中批量生产。 表题2 弓形锯床工作参数题号123456最大锯料直径mm160160220250250280锯条行程mm100140152152140135切削速度m/s0.280.260.480.450.450.5切削力N8509002100220022001700往复频率1/min859275918063锯条长度mm3503504505005004503设计要求(1)要求弓形锯床结构简单、紧凑、工作可靠，造价较低；(2)弓形锯往复频率误差不大于5%；(3)机构的最小传动角不小于。1- 小齿轮2-大齿轮3-连杆4-摆动锯架5-滑块6-液压缸图题2弓形锯床机构简图图例4设计工作量(1)拟定工作机构和传动系统运动方案，并进行多方案对比分析，选出优秀方案。(2)画出机构系统运动方案简图；(3)工作行程中，对从动大齿轮每转时，对工作机构各位置进行运动和动力分析；(4)完成主传动部分设计，绘制齿轮传动装置（若第一级为V带传动则含大带轮）运动简图，并编写说明书一份书。第二章 功能分析与功能分解弓形锯床装有锯条的锯弓作往复运动，以锯架绕一支点摆动的方式进给，机床结构简单，体积小，但效率较低。弓锯床锯条的运动轨迹有直线和弧线两种。弧线运动时锯弓绕一支点摆动一小角度，每个锯齿的切入量较大，排屑容易，效率较高，新式弓锯床大多采用这种方式。弓形锯床由启动电机齿轮带动连杆齿轮传动连杆拉动弓形板在导轨上往返运动，同时传动锯床曲轴齿轮使曲轴拉动两注塞杆运动使油缸活塞杆升起和回落。锯床上装有断料夹紧机构。锯床主要部件有底坐；床身、锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及却系对锯床，其是以三相异步电动机带动调速器，而后通过两个齿轮的啮合带动摇杆机构实现锯条的运动对于锯条来说，它是以在摆锯架上来去时做切割运动回程时，由于急回运动，再加上液压用，使锯条回程割运动。这样减小了摩擦，但效率降低。第三章 执行构件与原动机的选择1.弓形锯床的执行构件：锯梁由厚钢板切割成形焊接而成，具有较强的刚性，其右后侧固定有蜗轮箱，箱内的蜗轮与锯梁上面的主动轮固接，二者同步旋转。锯条导向装置安装在锯梁支板的导向装置由左、右导向臂与导向头组成，左、右导向臂都可沿燕尾榫移动（或右导向臂固定在立柱套上），调整两导向臂间距离比工件尺寸宽40mm左右。锯条按照设计要求选择长度：350mm。2.弓形锯床的原动机选择：P实际=f切削力 * v切削速度P原= P实际驱动功率曲柄滑块功率P原=2200 * 0.45 0.9 0.85 =1294w原动机选取：JO2314型交流电动机 具体参数如下： 型号额定功率额定电流转速效率功率因数噪声振动重量kwAr/min%CosdB(A)mm/skg同步转速 3000r/min 2级JO23142.24.892830820.83711.817第四章 机构的选型与组合弓形锯床的传动部分采用齿轮传动 锯条与传动构件直接采用铰接如图所示：第五章 机械系统运动方案拟定与比较弓形锯床主传动部分中交流电动机带动小齿轮转动，通过大齿轮与小齿轮之间的啮合带动大齿轮转动。齿轮传动能够有精确地的传动比并且适合距离较进的传动，传动效率高，结构紧凑、简单，适合在比较恶劣的环境下工作，工作可靠，在使用寿命相对长的时间里成本较低。而摩擦传动不仅传动不精准而且对轴的径向压力大，且适合距离较大的传动，对工作环境要求高，链条传动一般应用于开式传动，工作噪音大，只能实现平行轴之间的链轮传动。因此，综上所述弓形锯床主传动部分采用了齿轮传动的形式。针对锯条工作部分因为是往返运动所以采用滑块机构，而要求机构有急回运动，滑块的通过杆件的铰动的连接实现。如图：第六章 机械系统运动循环图机械系统运功循环如下图，主动轮逆时针转动，从动轮顺时针转动并带动滑块（锯条）在锯梁上滑动，杆L在与水平正方向成23.49时开始切削棒料，从动轮转动滑块右移，当杆L与水平正方向成39.85停止切削，从动轮继续转动，锯梁在液压泵的作用下抬起，滑块急回到刚开始切削位置，如此往复运动。切削急回锯条切削棒料不切削杆L旋转角度 23.49 39.85 343.64第七章 典型机构设计分析1.尺寸设计因为机构最小传动角不小于40当杆r与水平垂直时传动角最小取为45，即r=45，由图可列出方程式Cosr=（r+e）/L 有几何关系在三角形ACC中由余弦定理列出方程式Cos=(L+r)2+(L-r)2-h2/ (L+r) *(L+r) 为急回角由公式求得=180（k-1）/（k+1） L ，r为杆长，h为锯条行程 h=152mm e为偏心距 e=130mm综上数据联立求得：L=276.759mm r=65.669mm2.机构运动和动力分析取锯条在两个极限位置时做速度和加速度的分析：当锯条在最近位置时，分析得此时小杆的速度垂直于小杆，加速度只有法向加速度，对于B2C2杆，分析C2点，C2点的速度为零，加速度方向向右，则可知=+，BC杆的速度方向垂直于BC杆。对于加速度分析C2点的加速度c = + +，利用B2C2杆与水平方向的夹角来确定c 与各加速度的方向关系，sinB=e/(l-r)因为杆的往复频率为91次一分钟，所以：AB杆的角速度W1=（91/60）*2=9.53rad/s= + 方向 不知 AB BC 大小 0 w1r wlc = + + 方向 水平 AB BC BC大小 不知 r l 不知因为B=38.67因为Vc=0,而VB和VC矢量和为零，且它们速度方向相反，则得： VB=VBC W1r=WL 则： W=W1r/L=2.26rad/s对于加速度和的方向相反，利用矢量三角形得：Cosa=(-)/c =W12*r =w2*L则得：c=（-）/cosa=5.828m2/s当滑块在最远处时，此时C1块速度为零，加速度方向向左，分析得此时小杆的速度垂直于小杆，加速度只有法向加速度，对于B1C1杆，分析C1点，C1点的速度为零，加速度方向向左，则可知=+，BC杆的速度方向垂直于BC杆。对于加速度分析C2点的加速度c = + +，利用B1C1杆与水平方向的夹角来确定c 与各加速度的方向关系，sina=e/(r+L) a=22.31= + 方向 不知 AB BC 大小 0 w1r wlc = + + 方向 水平 AB BC BC大小 不知 r l 不知因为Vc=0,而VB和VC矢量和为零，且它们速度方向相反，则得： VB=VBC W1r=WL 则： W=W1r/L=2.26rad/s对于加速度和的方向相同，利用矢量三角形得：Cosa=(+)/c =W12*r =w2*L则得：c=（+）/cosa=7.974m2/s3.齿轮设计由r=65.669mm 选取从动齿轮直径d=4r 则d=262.676mm保证齿数不小于17 ，电动机的转速为590r/min 锯条的传动轮转速为85r/min，传动比i=7，取m=1.4，则大齿轮的齿数z1=187，小齿轮齿数为z2=17。相关的参数大齿轮：分度圆直径：d1=262.676mm外径：da1=（z1+2）*m=264.6mm齿底直径：df1=d-2.5m=260.176mm同理算数小齿轮的各项参数d2=23.8mm da2=26.6mm df2=20.3mm。第八章 按比例绘制运动简图第九章 参考文献1杨家军主编机械系统创新设计华中科技大学出版社2张春林，曲继方，张美麟编著机械创新设计机械工业出版社3符炜编著机械创新设计构思方法湖南科学技术出版社4李立斌主编机械