文档介绍：机械工程学院
机械原理课程设计
课程名称机械原理课程设计
题目名称牛头刨床
专业班级 2012级机械设计制造及其自动化本科班
学号
学生姓名
指导教师
日期 2016-1-13
一、牛头刨床的工作原理
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如图1所示。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)完成刨头的往复运动。刨头右行时,刨刀进行切削,称工作行程。此时要求速度较低并且均匀,以减小电动机容量和提高切削质量。刨头左行时,刨刀不切削,称为空行程,此时要求速度较高,以提高生产率。刨刀每切削一次,利用空回行程的时间,工作台应连同工作件作一次进给运动,以便刨刀继续切削,刨头在工作过程中,受到很大的阻力,(如图2),而空回行程中则没有切削阻力,因此刨头在整个运动循环中,受力变化较大,这就影响了主轴的平衡运转,故须安装飞轮一减小主轴的速度波动,提高切削质量和减小电动机容量。
二、设计内容
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;
根据给定的数据(表1)确定机构的运动尺寸(任选1组),用图解法对导杆机构进行运动分析,并将设计结果和步骤写在设计说明书中;
基于ADAMS软件,构建导杆机构的参数化模型,进行仿真分析,输出刨头和导杆的位移曲线()、速度曲线()、加速度曲线();输出各运动副位置所受到的反力。(要求将参数化建模过程以及输出的仿真曲线在任务书中详细给出)
编写设计说明书。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程,机构运动简图(A3纸)等。
表 1
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
导杆机构运动分析
转速
48
49
48
55
60
56
52
50
47
50
机架
400
350
380
410
380
370
360
370
390
430
工作行程
250
300
310
310
310
320
330
380
390
400
行程速比系数
连杆与导杆之比
导杆机构动态静力分析
工作阻力()
5200
4600
4500
4000
6000
5500
4000
4100
4200
3800
导杆质量()()
24
20
20
28
26
22
20
22
26
22
滑块质量()
90
70
70
70
80
62
80
80
80
80
导杆质心转动惯量()
三、设计数据与要求
(1)设计要求
电动机轴与曲柄轴2平行,刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm,使用寿命10年,每日一班制工作,载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5%。要求导杆机构的最大压力角应为最小值;凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内,摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。,系统有过载保护。按小批量生产规模设计。
(2)设计数据(题号4数据)
导杆
机构
运动
分析
转速n2(r/min)
55
机架lO2O4(mm)
410
工作行程H(mm)
310
行程速比系数K
连杆与导杆之比
导杆
机构
动态
静力
分析
工作阻力Fmax(N)
4000
导杆质量m4 (kg)
28
滑块6质量m6 (kg)
70
导杆4质心转动惯量 Js4 (kg ·m2)
四、方案选项
方案一如下:
说明:电动机带动曲柄,曲柄带动连杆传动,连杆迫使刨刀往复运动。自由度F=3*n-(2p1+pn)=3*5-2*7=1
评价:该方案整体上是不错的,制造成本低,而其急回性能好,稳定,精确性能好,但是利用杠杆传力该机构的承载能力不够好。
方案二:方案为偏置曲柄滑块机构。
评价:结构简单,能承受较大载荷,但其存在有较大的缺点。一是由于执行件行程较大,则要求有较长的曲柄,从而带来机构所需活动空间较大;二是机构随着行程速比系数K的增大,压力角也增大,使传力特性变坏。
方案三如下
说明:该机构具有确定的运动,自由度F=3*n-(2p1+pn)=3*5-2*7=1 电机带动曲柄