机械原理课程设计牛头刨床设计说明书Word格式文档下载.docx
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以及熟悉机械系统设计的步骤及方法,其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等,进一步提高设计计算和解决工程技术问题的能力。
1.2机械原理课程设计任务及要求
机械原理课程设计任务是对主体机构进行设计和运动分析,并根据给定机器的工作要求,在此基础上绘制凸轮、齿轮;
或对各机构进行运动分析。
要求:
1、学生根据设计任务在规定时间内完成1#设计图一张,3#设计图两张,设计说明书一份(20页左右)。
2、要求计算正确、作图规范,图面整洁,说明书步骤清晰有条理,书写端正。
1.3牛头刨床机构简介及工作原理
1.3.1扭头刨床简介
牛头刨床是刨削类机床中应用较广的一种。
它适合刨削长度不超过1000mm的中、小型零件。
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。
1—横梁2—进刀机构3—变速机构4—摆杆机构5—床身6—滑枕7—刀架8—工作台
牛头刨床的主要组成部份及作用如下:
(1)床身床身5用于支承和连接刨床的各部件,其顶面导轨供滑枕6作往复运动,侧面导轨供横梁1和工作台8升降。
床身内部装有传动机构。
(2)滑枕用于带动刨刀作直线往复运动(即主运动),其前端装有刀架7。
(3)刀架刀架用以夹持刨刀,并可作垂直或斜向进给。
扳转刀架手柄9时,滑板7即可沿转盘6上的导轨带动刨刀作垂直进给。
滑板需斜向进给时,松开转盘6上的螺母,将转盘扳转所需角度即可。
滑板7上装有可偏转的刀座1,刀座中的抬刀板2可绕轴5向上转动。
刨刀安装在刀夹3上。
在返回行程时,刨刀绕轴5自由上抬,可减少刀具后刀面与工件的摩擦。
1—刀座2—抬刀板3—刀夹4—紧固螺钉5—轴6—刻度转盘7—滑板8—刻度环9—手柄
(4)工作台用于安装工件,可随横梁上下调整,并可沿横梁导轨横向移动或横向间歇进给。
(5)横梁:
可带动工作台沿床身垂直导轨作升降运动,其空腔内装有工作台进给丝杆。
1.3.2扭头刨床工作原理
图一
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图一,电动机经皮带和
齿轮传动,带动曲柄2和固接在其上的凸轮8。
刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动滑枕6和刨刀7作往复运动。
要求工作行程时,滑枕6应速度较低,且近似等速移动,而空回行程时,滑枕具有较高速度,实现快速返回。
另外,齿轮等速转动时,通过四杆机构带动棘轮G转动。
棘轮与丝杆相连,实现自动进刀。
刨床机构在一个工作循环内,主轴速度波动很大,为此,常采用飞轮调整速度波动。
二、牛头刨床导杆机构的运动分析
2.1牛头刨床导杆机构设计已知条件
符号
n2
K
H
Lo2o4
LBC/LO4B
r/min
mm
1
60
1.5
480
550
0.25
2.2导杆机构设计要求
导杆机构设计应根据连杆5传力给滑枕的最有利条件确定摆动导杆长度和滑枕导路X—X的位置,即曲柄和摆杆转动副连线应垂直于导路X—X,且X—X应位于摆杆端点所画圆弧高的平分线上。
作机构运动位置图。
以滑枕6的左极限位置时曲柄的位置作为起始点1,每隔30°
取一个位置,共12个位置。
每个小组的每一个人分配liang个位置(特殊位置除外)作运动分析,绘速度多边形.
以刨头左极限点为基点,收集12个位置测量出的位移,绘出刨头位移线图。
分析连杆机构的结构组成(拆分杆组),并说明该机构的级别。
2.2.3
(1)选取曲柄特定的位置(xxx)作机构运动简图
(2)拆分杆组
该六杆机构可看成由一个Ⅰ级基本杆组、两个I级基本杆组组成的,即可将机构分解成图示三部分。
2.4测得各个位置刨头位移如下表所示,并绘出刨头位移线图
位置
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
位移
24
84
165
285
342
441
474
452
345
171
36
2.5速度分析
(1)确定各杆件的长度:
=6.28rad/s
LO2A=170.0mm
L04B=776.7mm
LBC=194.2mm
(2)速度分析:
选取速度比例尺μ=0.05(m∕s)∕mm
大小:
1.66?
?
方向:
⊥O2A⊥O4A∥O4B
VA2=1.66*sin6.7=0.194m/s
W2=VA2/O4A=0.65rad/s
VB=W2*O4B=0.534m/s
VC=VB+VCB
0.534?
水平⊥O4B⊥CB
量得VC=0.45m/s
三、凸轮机构设计
3.1凸轮机构设计已知条件
本组选择第一种方案
3.2凸轮设计要求
1根据牛头刨床导杆机构结构选定凸轮轴径(25~40mm);
2凸轮基圆直径大于或等于轴径的(1.6~2)倍;
3凸轮滚子半径等于基圆半径的(0.1~0.5)倍;
4绘制凸机构从动件位移、速度、加速度线图
5根据反转法原理绘制凸轮轮廓。
根据设计要求,本小组取轴径为30mm,基圆直径为轴径的2倍,凸轮滚子半径为基圆半径的0.1倍。
3.3、根据以上数据及运动规律得运动方程如下
Ψ=h[(б∕б0)-sin(2лб∕б0)(2л)]
每隔十度进行角位移求解带入得
Ψ1=20°
[(10∕120)-sin(2л×
10∕120)(2л)]
Ψ2=20°
[(20∕120)-sin(2л×
20∕120)(2л)]
3.4、
(1)绘制凸轮廓线图
(2)绘制凸轮机构从动件位移线图
(3)、绘制凸轮机构从动件速度线图
(4)、绘制凸轮机构从动件加速度线图
四齿轮机构设计
4.1齿轮机构设计已知条件
方案参数
Z1
Z2
m(㎜)
α(°
)
15
20
4.2齿轮设计要求
要求齿轮不根切,且实际中心距的尾数取为0或5,设计该传动并完成计算和验算;
绘制齿轮啮合区图(可以不绘制齿廓形状),标出基圆、齿顶圆、节圆、啮合角、啮合起始点B2、B1和啮合极限点N1、N2,并注明单齿啮合区和双齿啮合区;
用图上量取的实际啮合线段
B2B1确定重合度,并与公式计算值进行比较。
4.3齿轮数据计算及校核
计算过程:
已知:
Z1=15Z2=60m=10ɑ=20°
ha*=1c*=0.25
分度圆:
d1=mz1=150mmd2=mz2=600mm
标准中心距:
a=m(z1+z2)/2=375mm
实际中心距:
a’=375mm
啮合角:
ɑ’=ɑ=20°
变位系数:
x1+x2=0x1=(17-z1)/17=0.118x2=-0.118
中心距变动系数:
y=(ɑ’-ɑ)/m=0
齿顶高降低系数:
Δy=(x1+x2)+y=0
节圆:
d1’=d1cosɑ/cosɑ’=150mm
d2’=d2cosɑ/cosɑ’=600mm
齿顶圆:
da1=d1+2ha*=d1+2(ha*+x1-Δy)m=172.36mm
da2=d2+2ha*=d2+2(ha*+x2-Δy)m=617.64mm
齿根圆:
df1=d1-2hf1=d1-2(ha*+c*-x1)m=127.36mm
df2=d2-2hf2=d2-2(ha*+c*-x2)m=572.64mm
基圆:
db1=d1cosɑ=61.21mm
db2=d2cosɑ=244.84mm
ɑa1=arcos(r1cos/ra1)=35.14°
ɑa2=arcos(r2cos/ra2)=24.10°
S1=(л/2+2x1tana)m=16.6mm
S2=(л/2+2x2tana)m14.84mm
Sa1=s1*ra1/r1-2ra1(invaa1-inva)=5.62mm
Sa2=s2*ra2/r2-2ra2(invaa2-inva)=8.03mm
Sa1>
0.4m=4mm
Sa2>
所以齿轮合格。
理论重合度:
XXX=[z1(tanɑa1-tanɑ’)+Z2(tanɑa2-tanɑ’)]
=1.67
由作图得:
B1B2=44.8mm
Pb=Pcosɑ=лmcosɑ=29.4mm
=B1B2/Pb=1.52>
相对误差η=|εα-εα’|/εα=8.9%
综上,齿轮矫正合格。
4.4绘制齿轮啮合图
五、课程设计分析及其评价
1,机构具有确定运动,F=3*5-(2*7+1)=1,曲柄为机构原动件。
2,通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动,实现切削功能,能满足功能要求.且滑块行程可以根据杆长任意调整;
3,工作性能,工作行程中,刨刀速度较慢,变化平缓符合切削要求,摆动导杆机构使其具有急回作用,可满足任意行程速比系数K的要求;
4,传递性能,机构传动角恒为90度,传动性能好,能承受较大的载荷,机构运动链较长,传动间隙较大;
5,动力性能,传动平稳,冲击震动较小.
6,结构合理性,结构简单合理,尺寸和重量也较小,制造和维修也较易.
7,经济性,无特殊工艺和设备要求,成本较低.
六.课程设计心得体会
通过一段时间的设计,让我对所学知识得到了更深的理解,也学会了运用各种资料、工具,体会到了同伴之间的密切合作的重要性等等。
同时这之间的种种工作也离不开老师的热情指导,在此表示深深的谢意。
首先,对机械原理这门课程有了更深入的了解.平时的只停留在一个初等的感性认识水平,没有真正的理解透所学的具体原理的应用问题,但在自己做设计过程中老在问为什么,如何解决,通过这样的想法,是自己对自己所学的理论有了深入的理解.在设计过程中,如何才能
把所学的理论运用到实际中,这才是我们学以所获,学以致用的真正
宗旨,这也是当我们从这个专业毕业后所必需具有的能力,这也更是从学到时间的过程,才能为自己在以后的工作中游刃有余,才能为机械工业的发展尽绵薄之力.
其次对所学的专业课产生了很大的兴趣.在做设计的过程中,发现机械的很多东西渗透在我们生活的方方面面,小到钟表,大到航天器,都用到了机械的相关内容。
这也给自己很大的学习范围和任务,更给了自己很大的发展空间和兴趣的培养。
同时,我也深深体会到,过而能改,善莫大焉。
在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。
最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。
同时,设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
最后对团队的合作有了更深的体会。
每个人不可能方方面面都会,这就需要团队组员各自发挥自己的优点,说出各自的想法,取长补短,这样才能从别人身上学到自己所缺的能力和品质,在现代的企业合作中,团队合作精神是很重要的,各个产品的开发都需要很多人倾注心血,这样才能是企业有长远的发展。
团结就是力量,只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇丰。
虽然这次设计已告一段落,但是我知道学海无涯、学无止境,这是一个结尾,同时也只是一个开始。
今后,我会以更饱满的热情投入到今后的学习生活中,做一个不断探索,勇于创新的大学生。
七、参考文献
[1]孙恒,陈作模。
机械原理(第七版)。
北京:
高等教育出版社,2006.5
[2]李笑刘福利陈明。
机械原理课程设计指导书(试用稿)。
哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,2004.7
[3]牛鸣歧王保民王振甫。
机械原理课程设计手册.重庆:
重庆大学出版社,2001
[4]王知行李瑰贤.机械原理电算程序设计.哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社.2003
[5]孟宪源姜琪.机构构型与应用.北京:
机械工业出版社,2003
[6]申永胜.机械原理教程.北京:
清华大学出版社,1999
[7]陈明等.机械系统方案设计参考图册