机械原理课程设计——牛头刨床

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1、一：课程设计题目课程设计题目、内容及其目的内容及其目的 课题课题： 牛头刨床 内容内容 1对机构进行运动分析对机构进行运动分析 已知：曲柄每分钟转数错误错误!未找到引用源。未找到引用源。,各构件尺寸及 质心位置。 作机构 12 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 的转动惯量错误错误!未找到引用源。未找到引用源。及切 削力错误错误!未找到引用源。未找到引用源。变化规律如下图。 确定构件

2、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、用 UG 进行模拟运动仿真校核机构运动分析和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动态静力分析的结果 4、电动机功率的确定与型号的选择电动机功率的确定与型号的选择 5、齿轮减速机构设计齿轮减速机构设计 目的目的： 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二：牛头刨床简介和机构的要求 1：牛头刨床简介：牛头刨床简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的

3、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

4、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：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三：机构方案的初步分析确定 1、方案机构简图、方案机构简图 方方案案 1：凸轮推杆机构和摆杆滑块机构：凸轮推杆机构和摆杆滑块机

5、构 方案方案 2：曲柄滑块机构和摆动导杆滑块机构：曲柄滑块机构和摆动导杆滑块机构 方案方案 3：曲柄滑块机构与摆动导杆机构：曲柄滑块机构与摆动导杆机构 2、方案分析选择、方案分析选择 综合评定确定方案综合评定确定方案 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

6、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