机械原理课程设计——牛头刨床.docVIP

一：课程设计题目、内容及其目的 课题： 牛头刨床 内容 1．对机构进行运动分析 已知：曲柄每分钟转数 QUOTE ,各构件尺寸及质心位置。 作机构1~2个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。 2．对机构进行动态静力分析 已知：各构件的重量G（曲柄1、滑块2、和连杆5的重量都可以忽略不计），导杆3的转动惯量 QUOTE 及切削力 QUOTE 变化规律如下图。 确定构件一个位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。 3、用UG进行模拟运动仿真校核机构运动分析和动态静力分析的结果 电动机功率的确定与型号的选择 齿轮减速机构设计 目的： 1：学会机械运动见图设计的步骤和方法； 2：巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法； 3：培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合能力； 4：培养学生进行机械创新的能力。 二：牛头刨床简介和机构的要求 1：牛头刨床简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图 1。电动机经皮带和齿轮传动，经过减速机构减速从而带动曲柄 1。刨床工作时，由导杆 3 经过连杆 4 带动刨刀 5 作往复运动。刨头左行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头右行时，刨刀不切削，称空行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，通过棘轮带动螺旋机构（图中未画） ，使工作台连同工件作一次进给运动， 以便刨刀继续切削。 刨头在工作行程中， 受到很大的切削阻力 （在切削的前后各有一段约 0.05H 的空刀距离） ，而空回行程中只有摩擦阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。 2：机构的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头， 在设计主传动机构时， 要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转， 同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性， 刨削速度尽可能为匀速运动，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的 实现传动功能。 三：机构方案的初步分析确定 1、方案机构简图 方案1：凸轮推杆机构和摆杆滑块机构 方案2：曲柄滑块机构和摆动导杆滑块机构 方案3：曲柄滑块机构与摆动导杆机构 2、方案分析选择 综合评定确定方案 方案二和方案一由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案的工作性能相当好，无论从传力性、精确性上都是相对比较好的。??克服了单一偏置曲柄滑块机构执行件行程较大和机构随着行程速比系数K的增大，压力角也增大，使传动特性变坏的缺点，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。????功能要求上：????曲柄1的角速度恒定，通过滑块2带动摆杆3摆动，摆杆3带动滑块4，滑块4迫使刨刀5往复运动，均能可满足任意行程比系数K的要求。在机构回程时只有惯性力与摩擦力，两者作用都很小，因此工作行程中刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，推动摆杆机构使其具有急回作用?可动性上：??两种方案均有确定运动，自由度F=3*5-2*7=1，曲柄为机构原动件传力性能上：?该机构设计上不存在影响机构运转的死点，机构在运转过程中不会因为机构本身的问题突然停下动力性能上??原动件曲柄具有运动稳定平衡性，运转过程中不会引起整个机构的震动，保证整个机构的寿命。不同之处在于在于最终带动刨刀运动时。方案一使用了铰连接，而方案二是让摆杆带动滑块，再使滑块带动刨刀运动，承载力上方案二更优若采用方案三的凸轮平顶机构?需要考虑诸多因素?需要考虑推杆及凸轮设计的难度?需要考虑开始时与终止时的刚性冲击及其柔性冲击?对于速度较高的凸轮机构，应考虑机构的运动速度较高，如推杆的运动规律选择不当?则会产生很大的惯性力、冲击和振动，从而影响到机器的强度、寿命和正常工作，甚至使推杆脱离凸轮轮廓，产生相对滑动，所以为了改善其动力性能，应考虑速度最大值、加速度最大值等；确定基圆半径时需考虑其凸轮廓线上最大压力角小于临界压力角来保证凸轮机构正常运转、推杆与凸轮在接触点易磨损造成凸轮工作廓线失真，同时考虑到自身结构和强度要求....在用反转法设计凸轮轮廓曲线时，计算十分繁琐，且作图时会出现误差。设计完成时还需分析和验证， 综合比较，确定选择方案2 3、对方案2的性能分析 （1）机械功能分析 杆1、2、3、6为曲柄摇杆，曲柄1为原动件，作周期往复运动，使滑块同时周期往复运动，带动导杆摆动，从而使得滑块4上下往复运动带动刨刀在水平轨道上来回运动。其中，刨刀向