牛头刨床

牛头刨床 机械原理 课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文) 题 目: 牛头刨床 学生姓名: 魏国兴 专 业:_ 学 号: 班 级: 20 级 班 指导教师: 成 绩: 学院 二〇一二年六月 机械原理课程设计任务书 学生姓名 魏国兴 专业年级 设计题目, 牛头刨床 图1 设计要求及设计参数 要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计参 数如表1所示。 表1 牛头刨床设计参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题号 48 49 50 52 50 48 47 55 60 56 曲柄转速n 1 380 350 430 360 370 400 390 410 380 370 机架L AC 310 300 400 330 380 350 390 310 310 320 刨刀行程H 主1.46 1.40 1.40 1.44 1.53 1.34 1.50 1.37 1.46 1.48 行程速比系数K 执连杆与导杆之比0.25 0.28 0.30 0.27 0.30 0.28 0.27 0.25 0.28 0.26 行L/L DECD 4500 4600 4700 4000 4100 5200 4200 4000 6000 5000 工作阻力F(N) 机 20 20 22 20 22 24 26 28 26 22 导杆质量m(kg) 3构 导杆转动惯量1.2 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 2J(kgm) S3 70 70 80 80 80 90 80 70 80 60 滑块质量m(kg) 5 15: 15: 15: 15: 15: 15: 15: 15: 15: 15: 从动件最大摆角, 凸轮从动件杆长125 135 130 122 123 124 126 128 130 132 (mm) 进 推程许用压力角给40: 40: 40: 40: 40: 40: 40: 40: 40: 40: [,] 推程机 回程许用压力角构 50: 50: 50: 50: 50: 50: 50: 50: 50: 50: [,] 回程 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 滚子半径r(mm) r 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 刀具半径r(mm) c 刨刀阻力曲线如图2所示。刨刀在切入、退出工件时均有0.05的空载行程。 H 设计任务 1,完成各执行机构的选型与主执行机构设计计算,选择原动机,拟定机械传动 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,确定各级传动比,画出主执行机构的机构运动简图。 2,按工艺要求进行执行系统协调设计,画出执行机构的工作循环图, 3,对主执行机构用解析法进行运动 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,用相对运动图解法对其中的一个位置加以验证,并根据计算机计算结果画出刨刀位移线图,速度线图和加速度线图, 4,用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析, 5,用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线, 6,根据机电液一体化策略和现代控制,包括计算机控制,理论,大胆提出一种或一种以上与该机现有传统设计不同的创新 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。(选做) 提交材料 1,设计计算说明书一份,含解析法计算结果与相应线图,, 2,1号图一张,主执行机构运动简图及运动分析和动态静力分析,, 3,3号图一张,凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线,, 指导教师签名, 2012年5月28日 说明,1.此表由指导教师完成,用计算机打印,A4纸,。 2.请将机械设计课程设计任务书装订在机械设计课程设计(论文)的第一页。 目录 1. 绪论……………………………………………………………………………………… 2. 机构的选型 ……………………………………………………………………………… 2.1 主执行机构的选型 ………………………………………………………………… 2.2 辅助执行机构的选型……………………………………………………………… 3. 原动机的选用…………………………………………………………………………… 4. 拟定传动系统方案……………………………………………………………………… 传动系统的选择与设计 …………………………………………………………… 5. 绘制系统工作循环图…………………………………………………………………… 6. 机构尺度参数确定……………………………………………………………………… 7. 主执行机构的运动分析 …………………………………………………………… 8. 主执行机构的动态静力分析…………………………………………………………… 主执行机构的动态静力分析图解法 ……………………………………………… 9. 凸轮的设计 ………………………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………………………………… 1 绪论 牛头刨床的简介 牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床,多用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工,要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动,且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度,即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给,安装工件的工作台应具有不同进给 量的横向进给,以完成平面的加工,工作台还应具有升降功能,以适应不同高度的工件加工。 250 S5 5 50 E 150 4 D B 1 2 A S(导杆中点)3 6 3 C 图1设计对象 图2 牛头刨床系统图 2 机构的选型 2.1 主执行机构的选型 牛头刨床的刨刀机构即为主执行机构,它是实现往复移动输出地机构。可供选择的主执行机构方案如图3所示。 图3 主执行机构参考方案 参考方案中均为一自由度的能实现“将转动转换为往复移动”的六杆II级机构。但所列举的各个方案中,方案1是行程扩大机构,又具有急回特性要求,且控制住行程速比系数要求就能够实现切削时刨刀近似等速的要求。方案1中各构件受力特性良好,所以最终选择方案1为牛头刨床主执行机构。 2.2 辅助执行机构选型, 辅助执行机构是指控制工件运动的机构,即牛头刨床的工作台进给机构。根据辅助执行机 构的选型的以下要求, 1、与主执行机构有相同的工作周期。 2、辅助执行机构是“将连续转动转换成间歇运动”的机构。 所选的辅助执行机构应该与主执行机构的运动严格协调,这就意味着辅助执行机构与主执行机构尽量用同一个原动机。而“将连续转动转换成间歇运动”的机构有, 1、棘轮机构,它是由摆杆、棘爪、棘轮及机架所组成。摆杆机构带动棘爪往复摆动,棘轮作单向间歇回转。 2、槽轮机构,它是由具有径向槽的槽轮和具有圆销的构件及机架组成。具有圆销的构件为主动件。 3、凸轮式间歇运动机构,它是由凸轮、转盘、及机架组成。凸轮为主动件。 4、不完全齿轮机构,它与普通齿轮机构不同之处是在主、从动件的节圆上没有布满轮齿。因此,当主动轮作连续回转运动时,从动轮作单向间歇转动。 比较四种方案各方面特点,最终选择齿啮式棘轮机构为最终辅助执行机构。如图1中辅助执行机构部分,当主动轮1转动,通过滚子推动摆杆6摆动,经连杆机构传动力和运动,连杆执行机构上铰接棘爪推动棘轮间歇转动。凸轮转一周,棘轮转过2π/Z角度,其中Z为棘轮齿数。棘轮装配在传动蜗杆上,棘轮的间歇运动最终通过传过蜗杆转换成工作台的间歇进给。这样主动凸轮连续转动,可以得到工作台的间歇进给运动。 3 原动机的选用 牛头刨床的原动件运动形式为连续回转,可以选择的原动机为内燃机、液压马达、气动马达和电动机。电动机的功率/重量比大,输出刚度硬,单向回转,噪声小,初始成本低,运转费用是各种原动机中最低的,且维护要求较少,功率范围非常广。所以,综合各方面条件,确定选择电动机为原动件。 电动机又有各种类型,如交流异步电动机、直流电动机、交流变频变速电动机、伺服电动机、步进电动机和力矩电动机等。交流三相异步电动机结构简单、价格便宜、体积小、运行可靠、维护方便、坚固耐用,能保持恒速运行及经受较频繁的启动、反转及制动,但启动转矩小,调速困难。一般机械系统中应用最多。所以,综合考虑各方面条件,确定原动机为交流三相异步电动机型。 原动机转速确定为,根据所设计的主执行机构曲柄转速n1=56r/min和传动系统的设计,可选择出原动机转速为1000r/min-1500r/min之间为宜,可以选择1440r/min的。 。其额定原动机类型确定为,Y型三相异步电动机转速为1440r/min的电动机型号为Y2-100L1-4功率为2.2KW,额定电流为5.2A,效率为80%,噪声也比较低。 4 拟定传动系统方案 4.1 传动系统的选择与设计 传动系统的作用通常是实现减速、增速和变速,有时也用作实现运动形式的转换,并且在传递运动的同时,将原动机的输出功率和转矩传递给执行机构。 通常要把原动机的输出运动传给执行机构,仅选用一种传动装置或机构的情况较少见,大多数情况是选择若干种传动装置或机构合理地加以组合布置,构成一个传动系统,才能实现预期的工作要求。在进行传动装置和机构的选择与设计时应注意以下问题, (1) 设原动机的转速为,执行机构原动件的设计转速为,则传动装置系统的总传动nndr 比 ndi, nr 如果传动装置系统由n个传动装置或机构串联组成,其每个传动装置或机构的传动比分别为i,i,……i,则 12n i =i.i.i.……i 123n 每种传动装置或机构的传动比的取值可参阅表3.1。若i大于推荐值时,通常应该用两级或两级以上的传动装置或机构串联组合来进行传动。 常用传动机构的合理取值范围 传动机构种类 平带 V带 摩擦轮 齿轮 蜗杆 链 5~25 5~30 15~25 15~120 15~35 15~40 圆周速度 m/s 减速比 ?5 ?8~15 ?7~10 ?4~8 ?80 ?6~10 2000 50000 550 3750 最大功率 kw 750―1200 150―250 (2) 当系统为减速传动时,宜使i< i< i…… i,并使相邻两级传动比相差不要太大。这123n 样可使中间各级轴有相对较高的转速和较小的扭矩,转轴及轴上的零件可以设计得尺寸较小,从而获得较为紧凑的结构。 (3) 因为传动轴及轴上的传动零件的尺寸,主要取决于所传递的扭矩。当系统传递的功率一定时,轴的转速愈高,其扭矩愈小,传动轴与传动零件的尺寸可以设计得愈小,故宜将传动能力小的机构安排在高速级。如带传动和摩擦传动宜布置在高速级,需要密封的齿轮传动宜布置在高速级,这样因齿轮尺寸小,可减小密封箱体的外廓尺寸,生产成本高、加工困难的零件宜布置在高速级,如锥齿轮传动宜布置在高速级。 (4) 为了使机器运转平稳,减少震动冲击和噪音,宜将带传动布置在高速级,从而可利用传动带的弹性吸振、打滑,防止过载时损坏基它零件。链传动冲击、振动大,宜布置于中、低速膜的形成,从而提高蜗杆传动的效率。 (5) 蜗杆传动宜布置在高速级,以便提高齿面的相对滑动速度,有利于液体动力润滑油膜的形成,从而提高蜗杆传动的效率。 (6) 为了减少能耗、减轻振动,宜将转换运动形式的机构,如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等布置在与执行机构相连的低速级一端。 (7) 选择尽可能短的传动链结构。因为这样作可减少机械的构件、零件数目,降低制造成本, 提高机械效率和系统的传动精度和可靠性,同时也关系到设备的使用、保养和维修的简便程度。 i=1.9 皮带传动比0 ii齿轮传动比=3.3 =4.4 1234 由电动机传出的转速为1440r/min,经过皮带轮减 速度变为758r/min,再经过齿轮减速最后输出的速 度为52r/min。 5 绘制系统工作循环图 ,1,机构工艺工作, 牛头刨床的主运动为电动机?变速机构?摇杆机构?滑枕往复运动, 牛头刨床的进给运动为电动机?变速机构?棘轮进给机构?工作台横向进给运动。 ,2,机构运动循环图 6 机构尺度参数确定 根据设计任务书上要求, 曲柄转速n52r/min 机架L 360mm 1 AC 刨刀行程H 330mm 行程速比系数K 1.44 连杆与导杆之比L/L0.27 DECD 工作阻力F(N) 4000 导杆质量m(kg) 20 3 2导杆转动惯量J(kgm) 1.2 滑块质量m(kg) 60 S35 可确定出机构各尺寸参数: 机架AC=330mm 曲柄AB=100mm 摆杆CD=591mm 连杆DE=159mm 牛头刨床主执行机构机构简图大致如图, 7 主执行机构的运动分析 o,11200.005m,s/mm根据曲柄转角在处的运动机构简图,选取速度比例尺µ,列出v = 速度矢量方程, ,,, vv = + v B2B3B3B2 方向 丄CD 丄AB ?CD ,,l大小 , , BABA ,v,,lpb==52r/min0.1 m=0.54m/s,由运动简图即可画出速度图,量取=98.5mm,则 ，B2BABA3 ,1v=98.5mm0.005m• s/mm=0.4925m/s, ，B3 ,1l,v=/=0.4925m• s/0.4503m=1.094rad/s, DCB3BC ,1v=42.5mm0.005m• s/mm=0.21m/s; ，B3B2 , CDvD,又,可得 ,vB3CB v=0.6468m/s,速度图图上129.4mm。 D 又矢量方程, ,,, vvv = + EDED 方向 ?FG 丄CD 丄ED ,,l 大小 , , DCDC , pe作出速度矢量图,量取=128.3mm,得到 v=0.005m/s128.3mm=0.6415m/s, ，E ,vl=/=0.005m/s13.5mm/0.1597m=0.4227rad/s. ，EDEDED 2,选取加速度比例尺=0.025m/s/mm,列出加速度矢量方程, a ,,,,,,,knrtaaaaaaaB3B2C32B3B2B3C3BBBC = + + = + + B,AB,C ?BC 丄CD 丄BC 方向 , 222,,v,,l,,l 大小 , , 0 , ABABBAB3B2CDAB 222a,,l已知==,52r/min,0.1m=2.97 m/s加速度图上118.8mm,又，ABB2AB k2,,va=252r/min0.21m/s=2.29m/s,图上91.6mm, ，，BAB3B232BB= 2n22a,,l0.4503m=0.5387m/s，3BCDCBC==(1.094rad/s), 图上21.5mm。 ,,,,,,nt22a,a，a,,,l，,,l,(,，,),lDCDCDCDCDCDCDCDC又 ,即导杆CD上任一点加速度与 到转轴的距离矢量成正比,有 , aDCDC,, aBCBC ,,2'''',2apdpdµ,，，aD量得=65mm,则==0.025ms/mm65mm=1.625m/s 又 ,,,,tnaaaaEDEDED = + + E,D 丄ED ?FG 已知 方向 2,,l 大小 , 已知 , EDED n22,2a,,l而==(0.4227rad/s)0.1597m=0.0285ms画出加速度矢量图,可，,EDEDED,图上1.1mm, 得 ,'',2,2ape=µ,，，,aE=0.025ms/mm66.5mm=1.6625ms。 8 主执行机构的动态静力分析 m滑枕质量=80kg,工作阻力F=4000N, 5 2mJkg,m导杆质量=20kg,导杆转动惯量=1.2, 33 ,选取比例尺=30N/mm,对于构件5,即滑枕,受力分析,其中机架为构件6,, F ,,,,,,, FFF0GFF = + + + + = 5,I55R45R65 方向 ?FG ?FG 丄FG 丄ED 丄FG 大小 , , ,,, ,,,,2FF=-ma=80kg1.6625m/s=133N; 已知,F=4000N,, =mg=784N; G，I535 ,, M用作图法即可得到F,F。而F= -F,用=0可求得F=5428N。 ,CR45R65R23R45R43 对于构件3有, ,,,,,,,, FF0 = F + F + F + F + + G = ,I33R43R233CxCy ,方向 ?ED 丄CD 水平 竖直 a反向 竖直 3大小 , , ,,,, ,, ,FF从图上量出表示,的长度分别为41mm,24mm。根据比例尺=30N/mm,即可得FCxCy 到 ,, FF=1230N,=720N。 CxCy 9 凸轮的设计 凸轮轮廓曲线见A3图。 参考文献 [1]孙恒,陈作模.机械原理[M].北京,高等教育出版社,2011. [2]刘鸿文.材料力学[M].北京,高等教育出版社,2011. [3]邹慧君,张青.机械原理课程设计手册[M].北京,高等教育出版社,2011. 指导教师评语: 成绩评定: 指导教师: 年 月 日