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高新学院
机械原理课程设计
题目:牛头刨床
专业班级:机单1001
姓名:李靖慧
学号:1001140517
指导教师:程安宁
时间:2012年7月13日
任务书
姓名
李靖慧
学号
1001140517
专业班级
机单1001
题目:牛头刨床
完成时间:2012年7月13日
具体内容及进度要求:
牛头刨床是机械工业中常见的一种金属切削机床,多用于刨削平面或槽面工件。分析牛头刨床主体机构运动,以及用解析发对牛头刨床中导杆机构做运动分析,并求出相应的数值。作出合理的方案设计(如图5)、力分析以及速度(如图14所示)和加速度分析(如图15所示),绘制出运动简图(如图1b)、刨头运动线图(如图1-8)。
第一阶段(7月2日): 查阅资料、熟悉题目;
第二阶段(7月3日-7月4日): 方案分析、比较
第三阶段(7月5日-7月6日):平面机构尺度综合、运动分析
第四阶段(7月9日-7月10日): 平面动态静力分析
第五阶段(7月11日-7月12日):绘制方案图、整理设计说明书
第六阶段(7月13日): 答辩
指导教师程安宁
2012 年7月 13日
牛头刨床
进入21世纪,机械产品的国际竞争将日益激烈,要求机械产品不断创新,工作质量不断提高,功能不断改进。每一个设计员必须具有深厚的机械设计理论,了解市场的需求,才能设计出满足市场的需求的机械产品。
随着时代的进步与科学的发展,机构在过程自动化的构成中扮演着运动变换与功率传递的角色,机械产品的构成要素与工作质量已经发生了显著的变化。许多机械产品可以按照人们的需求自动的完成给定的工作。编写《机械原理课程设计》的目的就是展示过程自动化所使用的部分机构的类型、设计与分析方法以及传动性能,为过程自动化设备的机构设计提供理论基础。“以设计为主线,分析为设计服务,立足点是机械系统的方案设计”是机械原理课程的新体系。在课程设计中,重点是总体方案的设计阶段。在设计方法上,针对工程问题已解析法为主,图解法为辅。在题目的选取上,以具体工程实际问题作为课程设计选题,以执行系统方案为重点。根据课程设计中存在的问题,开发了机械原理课程设计软件平台应用软件。在这一体系中机械原理课程是以机构的运动设计、机械的动力设计和机械系统方案设计的基本知识为载体,从而提高学生的综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力的目的。
一、牛头刨床机的功能描述
牛头刨床是机械工业中常见的一种用于平面或槽面工件金属切削机床,如图a)。电动机经过皮带和齿轮传动,带动曲柄2和凸轮8。刨床工作时,由导杆2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头左行时,刨刀不切削,称空回行程,此时速度较高,提高生产率。为此刨床采用有急回运动的导杆机构。刨刀每切削完一次,凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构,使工作台连同工件作一次进给运动,以便刨刀继续切削。刨头在工作过程中,受到切削阻力(,见图b),而空回行程中则没有切削阻力。
图1(a)机构系统简图
1-机架;2-曲柄;3-滑块;4-摆杆;5-连杆;6-刨头
二、方案设计
方案一:
图2
因为其自由度F=3*5-2*7=1,机构具有确定的运动。此方案以滑块机构替代转动机构,增加了摩擦,以曲柄机构带动的刨刀需加一个较大的力,动力性能较差。
方案二:
图3
因为其自由度F=3*5-2*7=1, 机构具有确定的运动。其冲击振动较大,零件易磨损,维护较难,对设备要求较高,导致成本增加。
方案三:
图4
因为其自由度F=3*5-2*7=1, 机构具有确定的运动。与原方案相比,结构同样简单,但由于此方案中刨头会受到曲柄转动时向上的力,不利于力的传动。
方案四:
采用导杆机构,滑块与导杆之间的传动角r始终为90o,且适当确定构件尺寸,可以保证机构工作行程速度较低并且均匀,而空回行程速度较高,满足急回特性要求。
图5
三、确定方案
根据以上四个方案的对比,可见方案四较为合理(如图5所示)。牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的5杆机构。采用导杆机构,滑块与导杆之间的传动角r始终为90o,且适当确定构件尺寸,可以保证机构工作行程速度较低并且均匀,而空回行程速度较高,满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置,可以使压力角尽量小。
四、方案的尺寸综合
表1
方案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
导杆机构运动分析
转速n2(r/min)
48
49
50
52
50
48
47
55
60
机架lO2O4(mm)
380
350
430