牛头刨床压力角优化的设计.doc

PAGE PAGE 6 创新课程设计 （牛头刨床压力角优化设计） 学 校： 江苏师范大学 班 级： 09 机 51 学 号： 姓 名： 徐 天 雨 指导老师： 王 繁 生 自2012年1月7日至2013年1月18日 牛头刨床优化设计 一．工作原理： 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图1为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。 O1 O1 图1 牛头刨床 二．设计要求： 电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5%。要求导杆机构的最大压力角应为最小值。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 三．设计数据： 导杆 机构 运动 分析 转速n2(r/min) 60 机架LO2O1(mm) 380 工作行程H(mm) 310 行程速比系数K 1.46 连杆与导杆之比LBC /LO1B 0.28 导杆 机构 动态 静力 分析 工作阻力Fmax（N） 5500 导杆质量m4 (kg) 26 滑块6质量m6 (kg) 80 导杆4质心转动惯量JS4 (kg.m2) 1.2 表1 四．创新设计内容及工作量： 根据给定的工作原理和设计数据确定机构的运动尺寸； 压力角优化设计。利用计算机编程对导杆机构的最大压力角进行优化设计； 编写计算机辅助优化设计与运动分析说明书，包括问题的数学模型、程序图框、源程序及计算结果图表等内容。 按机构压力角大小最优设计牛头刨床 徐天雨( 江苏师范大学机械工程学院, 徐州 ) Optimum Design of Shaper According to Mechanical Pressure Angle TIAN YU- xu (School of mechanical engineering, Jiangsu University ,xuzhou, 摘要 本文的主要目的是按机构压力角大小最优设计牛头刨床。牛头刨床是工程中最多用的加工机械之一，工程中往往会有这样一类设计问题：已知机构的行程速比系数、冲程、曲柄及刨头推杆的尺寸，要求确定滑杆与摆动导杆的距离。对这样的设计问题，传统的设计方法多采用类比、试凑的办法，设计结果不能公认最优。这里从机构拥有最好运动性出发, 以机构最大压力角最小为寻优目标函数, 最优确定牛头刨床的几何尺寸。 关键词:导杆机构； 压力角; 牛头刨床; 最优设计 Abstract The primary purpose of this paper was to optimum design of shaper according mechanical pressure angle The shaper is one of the most used in engineering machinery，Projects often have such a class of design problems: The known mechanism of travel speed ratio coefficient, stroke, the crank and the plough head push rod size, Asked to identify a slide rod and a swing rod distance. The design problem is this, The traditional design method by analogy, trial-and-error method, optimal design results cannot be recognized. From the f est motive function of the mechanism and the minimal value of machanism maximum pressure angle as the object function, the op