设计题目牛头刨床 课程设计说明书Word下载.docx
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一十一、估算飞轮转动惯量…………………………….
一十二、绘制机械运动简图………………….
一十三、参考文献………………………….
一十四、设计心得与意见
一、机械原理课程设计的目的
1.学会机械运动简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，计算作图与分析及综合的能力
4.培养学生进行机械创新设计的能力
二、设计内容
小平面刨削机运动简图设计及分析
三、机器的工艺功能要求和原始参数
1.报销速度尽可能为匀速，并要求刨刀有急回特性
2.刨削时工件静止不动，刨削空回程后期工件作横向进给，
且每次横向进给量要求相同，横向进给量很小并可随工件
的不同可调
3.工件可加工面被抛去一层之后，刨刀能沿垂直工件加工面
方向下移一个刨削深度，然后工件能方便的作反方向间隙
横向进给，且每次进给量仍要求相同
4.原动机采用电动机
参数项目
题号
刨削平均速度Vm（mm/s）
530
形成速度变化系数K
1.46
刨削冲程H（mm）
310
切削阻力Fr（N）
3500
刨削越程量ΔS（mm）
16
机器运转速度许用不均匀系数[δ]
0.05
四、机器的工艺运作分解及要求
根据机器的工艺功能要求，其工艺运作分解如下：
1.刨刀的切削运动：
往复移动，近似匀速，具有急回特性。
2.工件的横向进给运动：
间隙移动，每次移动量相同，在刨
削刀空回程后期完成移动，要求移动量小且调整容易。
工件刨去一层之后能方便地作反向间隙横向移动进给，
同样要求反向进给量每次相同且易调整。
3.刨刀的垂直进给运动：
间隙移动，工件刨一层之后刨刀下移
一次，移动量调整方便。
五、拟定运动循环图
考虑到刨刀的垂直进给运动周期相对较长，而且一个周期中的
运动时间比静止时间短得多，为了简化机构设计，此运动可以
采用手动，所有该设计只要求拟定刨刀切削运动执行机构和工件
横向进给运动执行机构之间的顺序和协调配合关系。
机器运动循环图如下：
K=极位夹角θ=180º
=
急回角α=180º
-θ=
刨刀越程量ΔS=
刨刀冲程H=
由作图法可知越程角β=
六、执行机构选型
该机器的三个工艺动作采用三个执行机构来完成。
1.刨刀切削运动
按照原始条件，原动机采用电动机，电机转子的
回转运动经过减速传动装置后再传给刨刀切削
运动的执行机构，所以它应具备将回转运动转换成
双向移动的功能，常用于实现这一功能的执行机构
有以下几种：
1）移动从动件凸轮机构：
易实现工件行程为匀速及
具有急回特性的要求，但受力差，易磨损，行程
大时基圆大，凸轮尺寸大，较难平衡和特造。
2）平面连杆机构：
受力好，磨损小，工作可靠，
且具有急回特性，但只能实现近似匀速运动。
3）齿条机构：
可实现工作行程为匀速移动的要求，但
行程开始及终止时有冲击，适用于大行程不宜小行程，
且必须增加换向变速机构才能得到急回运动。
4）螺旋机构：
能得到匀速移动的工作行程，且为面接触，
受力好，但行程开始和终止时有冲击，安装和润滑较
困难，且必须增设换向和变换机构，才能的刀急回特性。
5）组合机构：
如凸轮——连杆组合机构，能实现给定的
运动要求，但具有凸轮机构存在的缺点，且设计制造较复杂。
以下为预选十种执行机构方案
2.工件横向进给运动
工件的横向进给运动量是很小的，且每次要求等量进给，
又因为必须防止工件在刨削力的作用下沿横向移动，
所以横向进给执行机构出了能实现小而且等量进给外，
在非进给时还应具备有自动固定的功能，螺旋机构能满足
这些功能，而且结构简单，容易制造，因此，可选用螺旋
机构作为横向进给运动的执行机构，其动力仍然可来自驱动
刨刀运动的电动机，不必另设动力源。
工件要能间隙运动，螺旋必须作间隙转动，所以在螺旋机构
之前必须串联一个间隙转动机构，且与刨刀切削运动执行
机构相联，这样可以方便实现刨削运动的横向进给运动的
协调配合，能够实现将连续回转运动转化成间隙转动的机构有：
1）槽轮机构：
结构简单，制造容易，工作可靠，但每次转角
较大且不可调整，为了反响回转，必须增加反向机构。
2）曲柄摇杆棘轮机构：
结构简单，每次转角较小，容易调整，
且为等量转动，采用双向式棘轮可以方便地实现棘轮反转。
3）不完整齿轮机构：
可以实现等速转位和等量转角，但不可调整，
如需反转必须增加反向机构。
4）凸轮式间隙运动机构：
传动平稳，噪音低，适用于高速场合，
但凸轮加工复杂，精度妖气高，每次转角不可调，如需反转应
增设反向机构。
5）星轮机构：
具有槽轮机构的启动性能，又兼有不完全齿轮机构
等速转位的优点，可以实现等量转角，但不可调，同时星轮
加工制造困难。
3.刨刀垂直进给运动
为了实现报道的垂直进给运动，可以在刨刀切削运动执行件上设置一个
在垂直于刨削方向上能作间隙移动的执行机构，与横向进给类似，该
执行机构同样应具有小进给量可调，且在非进给时具有自动固定的功能，
同时考虑到动力源可以采用手动，因此采用一个简单螺旋机构作为
刨刀垂直进给运动的执行机构，既简单又工作可靠。
七、运动方案的确定
如上述可知，能实现机器总体工艺功能的方案有许许多多，通过分析比较确定实现该机器的三个工艺动作的执行机构分别为：
1、刨刀切削运动采用平面连杆机构
2、工件横向进给运动采用曲柄摇杆齿轮机构与螺旋机构串联
3、刨刀垂直进给运动采用螺旋机构
为了实现刨刀切削速度尽可能为匀速，作为刨刀切削运动的执行机构—平面连杆机构，建议采用平面六杆机构并绘制多种机构示意图，本次设计要求不少于三种，考虑到设计内容多，时间短，为了减少重复工作量，只要求任选两种进行尺度综合及设计运动评定，并确定最终方案。
以下执行三种机构的尺度综合
方案一：
方案二：
运动性能
1、平面连杆机构，机构简单，加工方便，且能承受较大载荷
2、具有急回特性。
只要正确选择λ=LAB/AC即可满足行程速度比系数K
3、只要摇杆CD长度，即可满行程H要求（H=2LCDsinR/2）
4、曲柄AB为主动，E点轨迹位于圆弧高度的平均线上，使平均压力角都较大，传动性能高
5、机构本身较为对称，合理，横纵尺寸都不会过大
6、工作行程中，可以刨刀切削速度平稳切较慢，不至破坏刨刀的性能，也不会影响工件表面质量
方案三：
运动性能：
1、因为采用高富连接凸轮与自动件，所以无法承受足够大的载荷，而且凸轮表面易磨损，影响刨刀的准确性。
2、由于凸轮要求硬度高，制造较为困难。
3、凸轮机构形状有限，使行程H较为困难。
4、凸轮压力角较大。
要减小它就要增大凸轮圆半径。
会增加其质量。
八、刨刀切削运动机构的尺度综合及运动特性评定。
1、原动件曲柄AB的转速n（r/min）
刨刀动作行程的刨削平均速度Vm=H/{（π+θ）/w1}=600mm/s
极位夹角θ=180°
（k-1/k+1）=33.06°
，曲柄AB角速度W1=πn1/30=6.03rad/s代入整理得n1=60Vm/H（1+1/k）=57.58
r/min
2、针对选定的两种平面六杆机构示意图，根据执行构件和原动件的运动参数进行机构尺度综合，即确定各构件的运动尺寸。
3、因为要求速度波动越小越好，所以可以按照速度均方根偏差最小的条件对初步选定的两种平面六杆机构进行运动特性比较，然后选取速度均方根偏差最小者为刨刀切削运动执行机构。
速度均方根偏差ΔV=
，式中n为对应于刨刀切削工作段曲柄AB转角范围所取的计算点数，Vi为
对应点刨刀的实际速度，Vm为刨刀的切削平均速度。
位置号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
△V1=
△V2=
九、确定电机功率Pd与选型
1.取曲柄AB为等效构件，根据机构位置和切削阻力Fr
确定一个运动循环中的等效阻力距Mr（ø
）
2.根据Mr（ø
）的值，采用数值积分中的梯形法，计算曲柄中处于各个位置时
Mr（ø
）的功
=Wr（ø
）。
因为驱动力矩可视为常数，所以按照Md=
确定等效驱动力矩Md
3.将曲柄位置号（成转角Φ）值列成表格
转角Φ
Md=
4.由P=Md·
W1计算刨刀切削运动所需的功率，考虑到机械摩擦损失及工件横向进给运动所需的功率，按照Pd=1.2p确定电机功率，并选定电机型号。
P=
十、计算电机轴与执行机构原动件的速度比i和选定减速机构
电机轴转速nd=比执行机构原动件（曲柄AB）
的转速n1=大得多，其比值i=nd/n1=
所以其间必须配置减速机构，可以根据i值选定减速机构
的类型和其速度比，减速机构传动比常用比值如下：
传动类型（单级）
传动比i
圆柱齿轮机构（开式）
圆柱齿轮机构（闭式）
直齿轮机构
涡轮蜗杆机构
V带传动
链传动
i=nd/ni=
所以选择2个传动比为3的圆柱齿轮机构（闭式）和
一个传动比为的V带传动
对于各齿轮和皮带轮m=Z1Z2Z3Z4
Z1=Z2=
Z3=Z4=
十一、估算飞轮转动惯量
步骤如下：
1，由M（Φ）=Md-M（Φ）确定等效力矩M（Φ）。
2，根据M（Φ）的值采用数值积分中的梯形法，计算一个运动循环中曲柄处于计算位置时等效力矩M（Φ）的功ΔW（Φ）。
3，将曲柄位置号和对应的M（Φ）及ΔW（Φ）值列成表格。
4，由[W]=ΔWmax-ΔWmin求出最大盈亏功[W]。
即[w]=
5，求出电机转子及减速机构各构件的等效转动惯量Jc。
6，设飞轮安装在等效构件同一轴上，按照公式
计算飞轮转动惯量Jf。
十二绘制机械运动简图
根据上述最后确定的机械运动方案绘制出机械运动简
图，其中包括驱动电机，减速机构和三个执行机构。
十三参考文献
【1】邹慧君，机械设计原理，上海交通大学出版社，1995.7
【2】郑文纬，吴克坚，机械原理（第七版），教育出版社，2002.6
十四、设计心得与意见
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