工艺夹具毕业设计61牛头刨床孙宇萌课程设计

机械原理 课程设计报告 设计 题目 牛头刨床 （ 大题目 ） 主传动机构（ 小题目 ） 学 院 工学院 专业 年级 车辆 083 姓名 学号 孙宇萌 0807070410 郭陶 0807070407 指导教师 张云文 （ 2010 年 7月） 中国农业大学教务处制 成绩 目录 一、牛头刨床简介 1-1 功能简介 1-2 设计参数 1-3 设计任务 二、 整机工作的运动循环图 三、减速系统 3-1 减速比 3-2 传动方案论证 3-3 各级减速比 分配各级减速比 过载保护装置 3-4 齿轮传动 四、执行机构 刨床主传动机构 4-1 运动方案论证 4-2 机构运动分析 4-3 机构受力分析 主传动机构 设 计总结 参考文献 1 檀润华 .创新设计 TRIZ:发明问题解决理论 .北京：机械工业出版社 .2002. 2 檀润华，苑彩云，张瑞红，曹东兴 .基于技术进化的产品设计过程研究 .机械工程学报 .2002. (12) 1-5 3 朱孝录 .中国机械设计大典 4.江西：江西科学技术出版社 .2001.1568. 一、 牛头刨床功能简介 1、 牛头刨床设计功能简介 牛头刨床是一种常用于金属平面且削加工的机床，如图 1-1。 电动机 D 经减速系统 J 减速后将动力分配给传动系统一、二。传动系统一把原动件的 转动变为刨床的往复直线运动，刨刀安装在刨头上。工作行程为切削行程，要求刨刀切削行程速度较低而均匀，以提高切削质量。刨刀回程为空行程，可以抬起以免刮伤加工表面，且速度较高，以提高生产效率。刨刀每切削一次进入空行程后，由传动系统二驱使工作台完成一次横向进给运动（工件安装在工作台上），以便刨刀进行再切削 。刨刀在工作行程中受到切削阻力 P 的作用，回程时刨刀可抬起。如图 1-2，在切削开始和结束之前，各有一段 H。 的空刀刀矩，而在空行程时没有切削阻力，一次主轴转速波动较大。为此，在刨床上安装飞轮一减小速度波动，提高切削质量 ，减小电动机容量。 二、 设计参数 刨刀行程 H=300mm，空刀距 H。 =0.05H； 工作台进给量 0.3mm/次； 刨头重量 G=400N； 切削阻力 P=2.5KN； 行程速比系数 K=1.1 速度不均匀系数值【】 =0.05； 主传动机构许用压力角【】 =41，辅助传动机构【】 =70； 工作频率 60 次 /分； 电动机转速 n 电 =1450r/min； 电动机功率储备系数 =1.5 三、 设计任务 一、设计减速系统 设计减速传动系统。 电动机转速 n 电 =1450r/min，要减到工作频率 60 次 /分，试设计传动方案及各级减速传 动比的大小 ，绘制传动简图。说明机器的过载保护装置。 设计齿轮传动。若减速系统采用了齿轮传动，按等强度或等寿命原则设计齿轮传动，绘制齿轮传动啮合图。编写程序，计算基本几何尺寸，验算重合度、小轮齿顶厚度、不根切条件及过渡曲线不干涉条件。 二、设计刨削传动系统 设计运动方案，绘制机构示意图。 设计机构尺寸，绘制机构运动简图。 机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件刨刀的位移、速度、加速度图。 设计飞轮转动惯量，确定电动机功率。 若要对行程 H 进行调节，请绘制可调行程的机构简图。病就是先形成变化的参数对机构进行运 动分析和受力分析，输出必要的图标，得出对比结论。 二、整机工作的运动循环图 三、减速系统的设计 一、 减速比 二、 传动方案论证 四 刨床主传动机构 4-1 运动方案论证 1. 如图 1所示执行机构， F=3*5-2*7=1,自由度为 1，具有确定的运动， 利用曲柄滑块机构带动刨刀的运动 2. 如图 2 所示执行机构， 利用四杆机构的急回特性，将曲柄滑块机构铰接于 连杆之上，带动刨刀的运动，相对于结构 1来说，在后续横向进给机构的连接上不够便利。 3. 如图 3所示机构，利用双滑块 的铰接，以及滑块与杆之间的移动副连接实现刨刀的运动，但是 1杆的长度确定很复杂且对于机构的流畅性有很大影响。 综上所述，选择第一种方案作为最终的主传动机构。 4. 机构运动尺寸的设计 设计数据 导杆机构的运动分析 n2 lo2o4 l02A lo4B lBC lo4s4 xs6 ys6 r/min Mm III 72 430 110 810 0.36lo4B 0.5lo4B 180 40 导杆机构的动 静态分析 G4 G6 P yp Js4 N mm III 220 620 8000 100 1.2 飞轮转动惯量的确定 no z1 zo” z1” Jo2 Jo1 Jo” Jo r/min kg III 0.16 1440 15 19 50 0.5 0.3 0.2 0.2 凸轮机构的设计 max lo9D s mm III 15 130 42 75 10 65 4-2 导杆机构的运动分析 已知曲柄每分钟转数以及各构件尺寸，做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图 。 曲柄位置的做法为取 1 和 8为工作的起点和终点对应的曲柄位置， 1和 7为切削起点和终点所对应的位置。 1.设计导杆机构。滑块 6 的导路 x-x 的位置根据连杆 5 给滑块 6 的最有利条件来确定位于 B点所画 圆弧高的平分线上。 2.1） 选取长度比例尺 l=lo2A/o2A，做出机构在位置 4的运动简图。 分子为构件的实际长度，分母为构件在图样上的尺寸。 2）求 VA和 aA 4A v2A+ v24AA方向： 丄 4 丄 AO2 4 大小： ？ 1 lAO2？ 定出速度比例尺 在图纸中，取 p 为速度极点，取矢量 pa 代表 v2A,则速度比例尺 v（ m s 1 /mm） v=pav 2A =0.002 ms 1 /mm 作速度多边形，求出 2 、 4 根据矢量方程式作出速度多边形的 pd1 部分，则 v2A(m/s)为 v2A=vpa=0.829m/s 4 = v2A/ l4AO=1.3rad/s 其转向为顺时针方向。 4B= 4 l4bO=0.612 m/s B 点速度为4B，方向与 v2A同向 . 列出 C 点速度矢量方程，作图求解 V6C、 V46BCV6C= 4B+ V46BC方向： 水平 丄 B 4 丄 BC 大小： ？ 4 l4bO？ 通过作图，确定点速度为 ,输出构件的矢量图如图 b V32AA=vbc=0.2909m/s p c VC vpc=1.2207m/s 式中 V32AA 5点速度，方向丄 BC 式中 VC 点速度，方向为 p c。 3） 解待求点的加速度及其相关构件的角加速度 列出点加速度矢量方程式 牵连速度为移动时 绝对加速度牵连加速度相对加速度 牵连运动为转动时 绝对加速度牵连加速度相对加速度哥氏加速度 要求点加速度，得先求出点加速度， aA = a An + a A = a2on+ a2o+ aA + a哥方向： ？ 丄 AO2 丄 AO2 丄 大小： ？ 4 2 l4AO？ 2 l2AO0 ? 2 4 v24AA定出加速度比例尺 取 p 为加速度极点， pa代 表 a An ，则加速度比例尺 a（ ms 2 /mm） a=anpaB=0.219 m/s2 /mm (3)作加速度多边形，求出 a B 、 aA 、 aB 根据矢量方程图的 panka 部分，则 a A =aa a=0.7949 m/s2 aA =aka=6.247m/s2 aA =apa=0.519 rad/s2 方向为 水平向右下 12 a B = a A l4bO/ l2AO=3.279m/s2 a Bn = 4 2 l4bO=1.225 m/s2 (4)列出 C 点加速度矢量方程，作图求解 ac、 a CBn 、 a CB ac= a CBn + a CB + a Bn + a B 方向： 水平 BC 丄 BC AB 丄 AB 大小： ？ V46BC2 /lBC ? 4 2 l4bOa A l4bO/ l2AO由上式可得： a CB =0.0.15m/s2 ac=0.178m/s2 确定构件 4 的角加速度 a4由理论力学可知，点 A4的绝对加速度与其重合点 A3的绝对加速度之间的关系为 3343444 aaaaa k aar aanata 方向： O4B O4B O4B O4A O2A 大小： ？ 24 lo2A ? 24Va4a3 22 lo2A 其中 a 的是和444 anata aa法向和切向加速度。 akaa 34为科氏加速度。 从任意极点 O 连续作矢量 O3a和 k代表 aA3 和科氏加速度，其加速度比例尺 1:0.219；再过点 o 作矢量 oa4”代表 anaa 34，然后过点 k作直线 ka4平行于线段 oa4”代表相对加速度的方向线，并过点 a4作直线 a4a4垂直与线段 ka4，代表 ata4的方向线，它们相交于 a4，则矢量 oa4便代表 a4。 构件 3 的角加速度为 ata4/