学士学位论文机械原理课程设计牛头刨床主传动机构设计.docx

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学士学位论文机械原理课程设计牛头刨床主传动机构设计

成绩

课程设计说明书

题目牛头刨床主传动机构设计

课程名称机械原理课程设计

二级学院机电工程学院

专业机械设计制造及其自动化

班级2014级

学生姓名xxx

学号xxx

设计地点D105

指导教师xxx

设计起止时间：

2016年6月20日至2016年6月26日

目录

一、牛头刨床的工作原理1

二、设计任务与要求2

（一）设计任务2

（二）设计要求2

三、连杆机构对比3

（一）方案a3

（二）方案b3

（三）方案c4

四、连杆机构设计4

（一）导杆机构尺寸4

（二）机构简图4

五、连杆机构的运动分析5

（一）速度分析5

（二）加速度分析7

六、凸轮机构设计10

七、结论与心得12

八、参考文献12

牛头刨床主传动机构设计

一、牛头刨床的工作原理

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。

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。

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。

图1牛头刨床机构简图及阻力线图

二、设计任务与要求

（一）设计任务

1、导杆机构的运动分析。

分析出刨头6的位移、速度、加速度运动曲线，并绘制上述各曲线图。

要求将过程详细地写在说明书中。

2、凸轮机构设计。

根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro、机架lO2O9和滚子半径rr），画出凸轮实际廓线并将运算结果写在说明书中。

3、根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。

4、根据给定的数据确定机构的运动尺寸。

要求用图解法设计，绘制机构运动简图并将设计结果和步骤写在设计说明书中。

5、编写课程设计说明书一份。

（二）设计要求

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。

尽量使设计的结构简单、实用，能很好的实现传动功能。

设计的原始数据如表1。

表1设计数据

机构

参数

数据

导杆

机构

运动

分析

工作行程H（mm）

300

转速n2（r/min）

48

机架lO2O4（mm）

380

行程速比系数K

1.40

连杆与导杆之比

0.3

凸轮

机构

设计

从动件最大摆角ψmax

15°

从动件杆长lO9D（mm）

135

许用压力角

38°

推程运动角

70°

远休止角

10°

回程运动角

70°

三、连杆机构对比

（一）方案a

机构具有确定运动，F=3*5-2*7=1,曲柄为机构原动件。

与原方案相比，零件容易磨损，维护比较难，冲击震动也比较大，对设备要求较高，导致成本增加。

（三）方案b

机构具有确定运动，F=3*5-2*7=1,曲柄为机构原动件。

与以上两机构相比，传动机构为转动机构，减小了摩擦力，冲击震动也较小，所以用c方案合适。

（二）方案c

机构具有确定运动，F=3*5-2*7=1，曲柄为机构原动件。

此方案用滑块机构替代转动机构，增加了摩擦力，用曲柄机构带动的刨刀需加一个较大的力，动力性能较差。

四、连杆机构设计

根据原始数据，设计连杆机构并计算各构件尺寸。

（一）导杆机构尺寸

根据原始数据，行程速比系数K=1.40，则原动件杆4的极位夹角

曲柄2

导杆4

连杆5

（二）机构简图

最终算出各尺寸，运用AutoCAD画出机构简图（比例=0.25）

五、连杆机构的运动分析

对连杆机构进行运动分析，并绘制出刨头6的位移、速度、加速度运动曲线。

（一）速度分析

速度分析从A点开始，取重合点

进行求解。

已知

点的速度

其方向垂直于

指向与

的转向一致。

由运动合成原理可知，重合点

有

方向：

∥

大小：

?

√?

取极点p，按比例尺

作速度图（与机构简图绘在同一图样上），如图所示：

求出构件4（3）的角速度

和构件4上B点的速度

以及构件4与构件3上重合点A的相对速度

。

因为

导杆4角速度

所以

对构件5上B、C点，列同一构件两点间的速度矢量方程

方向：

√

大小：

?

√?

（刨头6速度）

刨头6位移

（二）加速度分析

由运动已知的曲柄上A（

）点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A点的加速度

。

因为

所以

大小：

√?

√√?

方向：

A→

A→

//

取极点

，按比例尺

作加速度图（与机构简图和速度分析矢量图绘在同一图样上），如图所示：

用影像原理求得构件4上B点和质心

点的加速度

和

，用构件4上A点的切向加速度

求构件4的角加速度

。

因为

所以

构件4的角加速度

大小：

？

√√？

方向：

//水平轴√C→B

刨头6的加速度

位移

速度

加速度

六、凸轮机构设计

根据给出的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro、滚子半径rr。

机架lO2O9），画出凸轮实际廓线。

根据设计数据画出工作循环图如下：

曲柄

刨刀

切削

回程

工作台

静止

进给

静止

凸轮

近休止

推程

远休止

回程

360°

进程

δ

0

14°

28°

42°

56°

70°

ϕ

0

1.2°

4.8°

10.2°

13.8°

15°

回程

δ

0

14°

28°

42°

56°

7°

ϕ

15°

13.8°

10.2°

4.8°

1.2°

0

选推杆的运动规律为二次多项式运动规律，即等加速等减速运动规律。

其运动规律表达式为：

等加速段：

（

）

等减速段：

（

）

由以上两个表达式求得：

（

）

（

）

最大摆角时有：

七、结论与心得

在本次实践的过程中不仅学到了一些除技能以外的东西,见识到了别人在处理问题时显示出的良好品质,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解.也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为毕竟我们的出发点都是很好的。

说实话，这次课程设计真的有点累。

虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了的许多，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。

课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱，但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不时提醒自己，一定要养成一种负责，认真对待的好习惯。

这次课程设计使我得到了一次难得的磨练。

通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及其内部传动机构以及机构选型，运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步了解，这些都对我以后学习有很大帮助。

八、参考文献

[1]师忠秀编著，机械原理课程设计，机械工业出版社，2008年

[2]杨可帧编著，机械设计基础，高等教育出版社，2013年

[3]王强编著，机械原理课程设计指导书，重庆大学出版社，2013年