机械原理课程设计-牛头刨床设计计算说明书

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1、机械原理课程设计机械原理课程设计设计计算说明书设计题目牛头刨床-机械工程学院车辆工程专业-2008级03班学生姓名完成日期2010-6-24指导教师（签字）重庆大学国家工科机械基础教学基地-21-机械原理课程设计设计任务书1.1设计题目牛头刨床1.2牛头刨床简介牛头刨床是加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，用于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件——刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架

2、作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台（执行构件之二）应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。1.3设计要求及设计参数要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计参数如表1所示。表1牛头刨床设计参数主执行机构曲柄转速n150机架LAC430刨刀行程H400行程速比系数K1.40连杆与导杆之比LDE/LCD0.30工作阻力F(N)4700导杆质量m3(kg)22导杆转动惯量JS3(kgm2)1.2滑块质量m5(kg)80进给机构从动件最大摆

3、角y15°凸轮从动件杆长(mm)130推程许用压力角[a]推程40°回程许用压力角[a]回程50°滚子半径rr(mm)15刀具半径rc(mm)0.08刨刀阻力曲线如图4所示。刨刀在切入、退出工件时均有0.05H的空载行程。-21-机械原理课程设计0.05H0.05HHSFmaxF图1刨刀阻力曲线图2牛头刨床系统图-21-机械原理课程设计1.4设计任务1）完成各执行机构的选型与设计计算，选择原动机，拟定机械传动方案，确定各级传动比，画出机构运动简图及机械系统传动方案设计图；2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工作循

4、环图；3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解法对其中的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移线图，速度线图和加速度线图；4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析；5）用解析法对控制工作台横向进给的凸轮机构进行运动分析；6）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线；7）根据机电液一体化策略和现代控制（包括计算机控制）理论，大胆提出一种或一种以上与该机现有传统设计不同的创新设计方案。-21-机械原理课程设计设计目录主执行机构分析原动机的选择传动系统设计主执行机构运动分析主

5、执行机构动态静力分析（图解法）附录一附录二-21-机械原理课程设计设计计算与说明主要结果主执行机构分析：之所以选择此方案，是因为它的最大压力角比较小，不会出现压力角为90°的情况，不会出现死点。此外，它是一个Ⅱ级基本杆组，并且结构简单，构件数和运动副数目都比较少。由左右极限位置处假设曲柄与摇杆垂直，由行程比系数K=1.4,可知极位夹角θ=30°，进而可算出在两极限位置摇杆所夹锐角为30°，又中心距AC=430mm,可知曲柄的长度LAB=110mm。再根据导杆DE与摇杆CD的比值为0.30，通过一系列假设验算，最后去导杆DE的长

6、为：230mm，摇杆的长为：773mm原动机的选择：1.确定机构效率LAB=110mmLDE=230mmLy=800mmLCD=773mmLAC=430mm-21-机械原理课程设计（1）主执行机构的效率估计为85%（2）我们小组拟定选择用一组皮带轮，两对啮合齿轮作为变速机构。皮带轮效率约为95%，齿轮传动效率约为97％因为各级均为串联，η＝85%*95%*97%*97%=75.98%2.确定原动机（1）最大输出功率P=F*vmax=3915.1W（2）最小输入功率P＇=3915.1/75.98%=5152.80w（3）由于原动

7、件运动类型为连续回转，我们选择交流异步电动机为原动机；且根据p＇，确定其输出功率为5.5kw,转速960r/min传动系统设计：1.总传动比i0=输入转速/输出转速=960/50＝19.22.皮带轮传动比i:由于皮带轮具有过载保护，其传动比不宜过大，选择其传动比为2，主轮D1=100mm副轮D2=200mm-21-机械原理课程设计1.齿轮传动比：i’:i’=i0/i=9.6i'=(Z4*Z2)/(Z1*Z3)=9.6设计m=5,Z1=Z3=20,Z2=60,Z4=64各齿轮均为标准齿轮，标准安装。凸轮机构的设计：1.我们把基圆

8、半径定为90mm，中心距定为180mm，目的是使得基圆半径不会超过AB的长度，即110mm，并且这样使得推程最大压力角较小。此时的推程最大压力角为25.033°，回程最大压力角为34.957°。使得最大压力角均在许用压力角范围内。m=5,Z1=Z3=20,Z2=60,Z4=6