简易牛头刨床机构设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date简易牛头刨床机构设计机械原理课程设计湖南农业大学机械原理课程设计简易牛头刨床机构设计说明书06级机械设计及自动化专业指导老师: 高 英 武 姓名： 蒋 毅 学号： 2006406011052008 年 5 月目录第一部分：设计任务书21.设计课题2.运动要求与基本数据3.设计任务第二部分：机构方案的确定31.机床往复运动方案的确定2.传动方案的确定3.总传动比1） 各级传动比的分配2） 传动方案示意图第三部分：运动循环图设计6第四部分：主要机构的设计计算71.往复运动机构设计和运动误差分析1） 检验rmin70o2） 运动分析3） 往复运动H的调整措施2.进击运动的驱动机构凸轮机构的设计1） 根据运动循环图确定o 、s、o、s2） 确定r0、A、L、max3） 凸轮轮廓曲线设计3.传动系统的低速级齿轮设计计算4.进给机构的间歇运动机构运动设计（棘轮机构螺旋机构）第五部分：对整机设计对结果分析14第六部分：收获体会、建议14第七部分：参考文献14第八部分: 附程序 16第九部分: 附A3的图纸 15第一部分：设计任务书设计主题简易牛头刨床机构设计运动要求与基本数据1） 刨刀运动为往复水平纵向运动，每分钟往复次数为n1三级可调，行程为H，左行程为切削工作行程，速度均匀，右行程为回程，回程速度较快，行程速比系数为K。 2）进给运动为工作台的间歇横向直线进给，工作台进给应在刨 刀非切削时间内进行， 进给量fz可调节，共6级（设为n），按等差级数分布。参数n1(str/min)H(mm)Kfz(mm/str)数据60、64、726501.70.31.8设计任务设计一种简易牛头刨床，列出几种不同的组合方案，对组合方案进行定性分析，从中选出最佳方案。接下来从传动系统来设计三联滑动齿轮机构，从而实现三种速度的转变；设计出运动循环图，最后对主要机构进行设计计算：分别从往复运动（构件尺寸、运动误差分析、检验rmin、运动分析、往复行程H的调整措施）；进给机构的驱动机构凸轮机构的设计（摆动从动件的运动规律、运动循环图来确定o 、s、o 、s、确定r0、A、L、max等参数、凸轮轮廓的曲线设计、凸轮安装角的设计简图及说明）；传动系统齿轮设计的计算；进给机构的间歇运动机构运动设计（棘轮机构+螺旋机构）。最后对整体机构设计结果的分析、个人收获和建议及参考文献。用A1号图纸来绘画该小型插床的运动简图以及构件组合的位移、速度、加速度的曲线和构件的运动分析图及计算结果；凸轮的设计图和运动循环图。第二部分：机构方案的设计设计内容满足要求的机构示意图方案特点方案一该方案工作效率高，结构简单，力学性能好。 方案二 该方案结构简单，工作效率也较高，但执行滑块处的力学性能不高。方案三该方案结构复杂，执行滑块处力学性能较差。综合分析通过工作效率，力学性能以及机构结构的复杂程度综合分析，机构方案确定为方案一。传动方案示意图设计内容传动方案示意图传动方案示意设计简要说明该传动方案是由电动机的转动带动皮带轮转动，从而使三联滑移齿轮转动，通过齿轮的啮合实现了从动件的转动，其中三联滑移齿轮能实现三种不同速度的从动件转动。此机构在运动过程中运转较平稳，传动效率高、功率大。设计内容计算结果设计结果传动方案的确定i1总=n电/n1=1440/60=24 i2总= n电/n2=1440/64=22.5i3总= n电/n3=1440/72=20i1总=24i2总=22.5i3总 =20当n执60r/min时取i12、i3=6从而i2=2 取z132 就有z264 、m=5得 a12=m×(z1+z2) /2=240mmi2=24z1=32 、z 2=64m=5当n执64r/min时取i12、i3=6从而i2=1.875 取z132 就有z260 、m=5得a12=m×(z1+z2) /2=230mm变位系数：x1+x2=2.2768i2=1.875z1=32、z2=60m=5当n执72r/min时取i1”2、i3”=6从而i2”=1.67 取z1”36 就有z2”60 m=5得a12”=m×(z1”+z2”)/2=240mmi2”=1.67z1”=36、z2”=60m=5V带轮的设计取Dmin60D/Dmin=i=2D=60*2=120取标准V带轮的直径：有D120mmD1=60D2=120第三部分：运动循环图设计简要说明： 插刀的初始运动为刨刀前进方向，即起始位置为推程起始点，即摇杆与曲柄相互垂直时，（摇杆约为67°时）。当曲柄开始逆时针转动（约-23°）时，刨刀快速进刀，当（摇杆转到约135 °），摇杆开始带动刨刀进入回程段。同时由凸轮带动工作台进给，在完全退刀以前完成进给，以便于进刀的正常的工作。刨刀工作时工作台静止。当刨刀完成完一次进刀和退刀后回到初始位置。然后重复以上过程。 第四部分：主要机构的设计计算主要机构的设计计算过程：尺度综合：已知， 要求设计的机构压力角最小 机架长400450mm，取CA机架=450mm K=1.7,H=650mm计算过程： 机架长度在400450mm之间 确定CA机架=450mm K=1.7 ， K=（360 - 1）/ 1，1 = 400/2 ° 3 = 200 / 2 °，2 = 90 - 200 / 2 ° 在直角三角形ABC中，Sin2= 0.3961 AB=178.245mm 又 要求H=650mm CE=820.4999mmED=325 / Cos 20 = 349.5CD = 753.3964 mm 误差分析误差分析分析过程齿轮传动比由公式i总i1×i2×i3ik i/i理|（i理i实）|/i理30一级变速时：i理24 i带=2.02 i1=2 i2=6 i实i带×i1×i2=24.24 就有：i/i理10<30.0二级变速时：i理22.5 i带=2.02 i1=1.875 i2=6 i实i带×i1×i2=22.725 就有：i/i理15<30.0三级变速时：i理20 i带=2.02 i1=1.67 i2=6 i实i带×i1×i2=20.2404 就有：i/i理12<30.0由以上可得：此变速系统的齿轮合理行程数比、运动机构K实(1800+)/(1800)=1.7213 K理=1.7就有：K/K理=|（K理K实）|/K理=12.5<30.0 H实648.23mm H理=650mm就有：H/ H理=|（H理H实）|/H理=2.723<30.0由以上可得：此行程数比K和运动机构合理检验rmin70o，即压力角20°由几何法解得20°故符合要求。运动分析点位曲柄转角刨刀位移（mm）刨刀速度（mm/s）刨刀加速度a（mm/ s2）1140°73.3624629.0325381.412260°48.8041907.4966375.14速度，加速度，位移计算由C语言程序得出。（详见 第八部分程序）凸轮机构的设计 1） 摆动从动件运动规律 推程：正弦运动规律1=0×sin90×3.14×(15)/85 回程：余弦运动规律2=0×cos90×3.14×(120)/60 2） 确定r0=60mm A=120mm L=100mm max=18° 3) 确定0=85° s=20° 0=60° s=180° s=15° 4) 凸轮轮廓曲线设计 根据推程角度计算公式和回程角度计算公式可求出一系列数值数据列表如图所示凸轮转角推程1 0°0° 9°0.836°18°1.500°27°3.736°36°7.176°45°10.254°54°11.986°63°12.473°凸轮转角回程263°12.473°54°11.986°45°10.254°36°7.176°27°3.736°18°1.500°9°0.836°0°0°根据表中的数据用图解法可以求出凸轮的轮廓曲线。凸轮的轮廓曲线的作图步骤如下： 以O为圆心，分别以A和r0为半径作同心圆，摆杆取L=100mm。 用反转法在大圆上取相应的推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角。将推程运动角平均分成9份，回程运动角平均分成9份，以每个等分点为圆心，摆杆长度为半径画圆弧，与小圆交于一系列的点，连接这一系列的点与相应的等分点，再根据相应的将摆杆偏转，与刚才所画的圆弧的交点即为凸轮理论轮廓上的点，用光滑的曲线将各点连接起来，得到凸轮的理论轮廓线。在轮廓线上取一系列的点为圆心以r滚为半径的小圆，这些小圆的内包络线就是凸轮的实际轮廓曲线。传动系统的低速级齿轮设计计算及Sa、a的校核已知：6>m4 Zmin17齿轮参数表齿轮尺寸名称12345678i62.01.8751.67x 1+x2002.2760x00001.1301.14600m5z1696326432603660d80480160320168.6311.2180300ha55555hf6.256.256.256.256.25a280240240240da49090170330178.6321.2190310df467.567.5147.5307.5156.1298.7167.5287.5db451.0575.17150.35300.70151.83280.25169.14281.91s7.857.857.857.85e7.857.857.857.8520°20°25.771°20°a23.0033.3527.8224.3327.4924.4327.1024.58Saa1.661.70yy对以上数据进行校核都符合要求。进给机构的间歇运动机构运动设计（棘轮机构螺旋机构）1） 计算棘轮机构齿数Z，齿顶圆直径Da已知棘轮模数m=2，丝杆螺距t6mm,单头Z=总级数（n）/进给量(fz)=6/0.3=20 Da=mZ=20×2=40mm2进给机构的间歇运动机构示意图 机构实际组装图第五部分：对整机设计的结果分析总体评价：该设计方案基本满足机械原理的功能和要求，有较好的稳定性，合理性，经济性等优点，大体上能够满足工作要求，但仍然存在不足的地方有待改进。设计结果的主要不足：1. 在机构方案确定的过程中，由于缺乏实践经验，以及对所学知识不牢，所确定的机构可能不是最佳方案。2. 在求速度、加速度等运动分析计算过程中用的是C语言编的程序，由于编程能力有限，无法时确保精度与准确率，或者，可能由于语法出错，逻辑不严谨，存在一定的误差。3. 在传动比的设计过程中，采用的是计算和拼凑的方法，计算出的齿轮传动方案不是最佳，存在设计上的缺陷。4. 在设计凸轮驱动进给机构时，推程有加速度突变，存在柔性冲击。设计结果的改进：1） 设计传动齿轮过程中，改善传动质量，减少磨损，尽可能设计成变位齿轮。齿轮的传动比设计也不是很理想。2） 在设计过程中应多应用计算机，进行计算和仿真等功能。3） 凸轮的设计应尽量使其在不同的运动过程中采用不同的运动规律，避免行程中的突变，减少冲击。第六部分：收获体会、建议 在本次课程设计中，发现自己在机械原理这门课上还有很多的不足，但是此次在进行与完成设计的同时，也给了自己一次查漏补缺的的机会，巩固了前面所学的知识。而且此次设计是一次团队的合作，锻炼了我们团队协作能力。再者，通过查阅资料，增加了见识，开拓了视野，激发了我们思维，锻炼了我们的创新能力。建议在以后的学习中多开设有关设计和动手实践的课时，以及对同学们的创新设计提供一个更好的平台。第七部分：参考文献【1】 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006.【2】 高英武，杨文敏.机械原理机械原理课程设计.湖南农业大学工学院，2008.-