牛头刨床刨刀往复运动机构的分析与设计概要.docx

机械工程学院机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床刨刀往复运动机构的分析与设计专业：机械设计制造及其自动化班级：13级姓名：学号指导教师：侍红岩2016年1月4日目录1 设计任务11.1 设计题目11.2 工作原理及工艺动作过程11.3 原始数据及设计要求11.4 设计任务22 系统传动方案设计32.1 曲柄滑块机构与摆动导杆机构32.2 齿轮和摆动导杆机构42.3 执行机构方案的比较52.4 执行机构方案的确定53 机构运动简图及数据分析73.1 机械结构简图73.2 牛头刨床数据分析84 机构运动分解105 主机构受力分析115.1 各运动副反力115.2 曲柄机构平衡力矩14参考文献161 设计任务1.1设计题目牛头刨床刨刀往复运动机构的分析与设计。1.2 工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，整个机构的运转是由原动件1带动杆2的，通过连杆3推动滑块4运动；从而实现刨刀的往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。1.3原始数据及设计要求图 1-1已知行程比系数K=1.4原动件曲柄1转速n1=60r/min，刨刀5行程H=400mm，其它参数为，L4=220mm，L5=180mm，L6=350mm，L=L3/2，H1=100mm，H2尺寸应满足传动角尽可能大；故刨刀5移动导路位于D点圆弧轨迹弦高一半处；构件重量分别为G2=200N，G5=700N，质心位于S3、S5处；构件3绕质心转动惯量J S3=1.1kg.m2,回程阻力为零，其它忽略不计。刨刀工作阻力如图1-1所示，回程阻力为零，其它条件忽略不计。表 1已知数据n1HKL?L?L?H?60r/min400mm1.4220mm180mm350mm100mmG2G5JS3200N700N1.1 kg.m21.4设计任务（1）绘制机构运动简图。（2）作机构运动分析，求出各个运动副中的反力。（3）用图解法作机构动态静分析；并求作用在原动件1上的平衡力矩。2 系统传动方案设计2.1曲柄滑块机构与摆动导杆机构（1）曲柄滑块机构与摆动导杆机构的分析牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的5杆机构。如图2-1所示，采用导杆机构，滑块与导杆之间的传动角r始终为90o，且适当确定构件尺寸，图2-1可以保证机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行程速度较高，满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置，可以使压力角尽量小。（2）机械功能分析该构件中完成主运动的是由杆1、2、3、6组成的四连杆机构，杆4带该构件中与其铰接的5杆完成刨床的刨削运动。在由杆1、2、3、6所组成的曲柄摇杆机构中，曲柄1在原动机的带动下做周期性往复运动，从而连杆4带动滑块5作周期性往复运动实现切削运动的不断进行。（3）工作性能分析从机构简图中可以看出，该机构得主动件1和连杆4的长度相差很大，这就是的机构在刨削的过程中刨刀的速度相对较低，刨削质量比较好。杆1和杆4在长度上的差别还是的刨刀在空行程的急回中，有较快的急回速度，缩短了机械的运转周期，提高了机械的效率。（4）传递性能和动力性能分析杆1、2、3、6所组成的曲柄摇杆机构中，其传动角是不断变化，传动性能最好的时候出现在A，B，C，D四点共线与机构处于极位时两者传动角相等该机构中不存在高副，只有回转副和滑动副，故能承受较大的载荷，有较强的承载能力，可以传动较大的载荷。当其最小传动角和最大传动角相差不大时，该机构的运转就很平稳，不论是震动还是冲击都不会很大。从而使机械又一定的稳定性和精确度。（5）结构的合理性和经济性分析该机构多以杆件为主，抗破坏能力较差，对于较大载荷时对杆件的刚度和强度要求较高。会使的机构的有效空间白白浪费。并且由于四连杆机构的运动规律并不能按照所要求的运动精确的运行只能以近似的规律进行运动。2.2齿轮和摆动导杆机构（1）机构功能分析图 2-2根据机构图2-2可知，整个机构的运转是由原动件凸轮1带动杆2的。通过连杆3推动滑块4运动，从而实现刨刀的往复运动。（2）工作性能分析凸轮1的角速度恒定，推动杆2摇摆，在凸轮1随着角速度转动时，连杆3页随着杆2的摇动不断改变角度，使滑块4的速度变化缓慢，即使滑块4的速度在切削是不是很快，速度趋近于匀速，在凸轮的回程中，只有惯性力和摩擦力，两者的作用的比较小。因此，即可以达到刨床在切削时速度较低，但是在回程时有速度较高的急回运动的要求。在刨头往返运动的过程中，避免加减速度的突变的产生。（3）机构的传递性能动力性能分析该机构中除了有齿轮和齿齿轮接触的两个高副外，所有的运动副都是低副，齿轮接触的运动副对于载荷的承受能力较强，所以，该机构对于载荷的承受能力较强，适于加工一定硬度的工件。同时