簡易牛頭刨床機構設計

1、湖南農業(yè)大學機械原理課程設計簡易牛頭刨床機構設計說明書06級機械設計及自動化專業(yè)指導老師: 高 英 武 姓名： 蔣 毅 學號： 2006406011052008 年 5 月目錄第一部分：設計任務書21.設計課題2.運動要求與基本數據3.設計任務第二部分：機構方案的確定31.機床往復運動方案的確定2.傳動方案的確定3.總傳動比1） 各級傳動比的分配2） 傳動方案示意圖第三部分：運動循環(huán)圖設計6第四部分：主要機構的設計計算71.往復運動機構設計和運動誤差分析1） 檢驗rmin70o2） 運動分析3） 往復運動H的調整措施2.進擊運動的驅動機構凸輪機構的設計1） 根據運動循環(huán)圖確定o 、s、o、s2

2、） 確定r0、A、L、max3） 凸輪輪廓曲線設計3.傳動系統(tǒng)的低速級齒輪設計計算4.進給機構的間歇運動機構運動設計（棘輪機構螺旋機構）第五部分：對整機設計對結果分析14第六部分：收獲體會、建議14第七部分：參考文獻14第八部分: 附程序 16第九部分: 附A3的圖紙 15第一部分：設計任務書設計主題簡易牛頭刨床機構設計運動要求與基本數據1） 刨刀運動為往復水平縱向運動，每分鐘往復次數為n1三級可調，行程為H，左行程為切削工作行程，速度均勻，右行程為回程，回程速度較快，行程速比系數為K。 2）進給運動為工作臺的間歇橫向直線進給，工作臺進給應在刨 刀非切削時間內進行， 進給量fz可調節(jié)，共6級（

3、設為n），按等差級數分布。參數n1(str/min)H(mm)Kfz(mm/str)數據60、64、726501.70.31.8設計任務設計一種簡易牛頭刨床，列出幾種不同的組合方案，對組合方案進行定性分析，從中選出最佳方案。接下來從傳動系統(tǒng)來設計三聯滑動齒輪機構，從而實現三種速度的轉變；設計出運動循環(huán)圖，最后對主要機構進行設計計算：分別從往復運動（構件尺寸、運動誤差分析、檢驗rmin、運動分析、往復行程H的調整措施）；進給機構的驅動機構凸輪機構的設計（擺動從動件的運動規(guī)律、運動循環(huán)圖來確定o 、s、o 、s、確定r0、A、L、max等參數、凸輪輪廓的曲線設計、凸輪安裝角的設計簡圖及說明）；傳動

4、系統(tǒng)齒輪設計的計算；進給機構的間歇運動機構運動設計（棘輪機構+螺旋機構）。最后對整體機構設計結果的分析、個人收獲和建議及參考文獻。用A1號圖紙來繪畫該小型插床的運動簡圖以及構件組合的位移、速度、加速度的曲線和構件的運動分析圖及計算結果；凸輪的設計圖和運動循環(huán)圖。第二部分：機構方案的設計設計內容滿足要求的機構示意圖方案特點方案一該方案工作效率高，結構簡單，力學性能好。 方案二 該方案結構簡單，工作效率也較高，但執(zhí)行滑塊處的力學性能不高。方案三該方案結構復雜，執(zhí)行滑塊處力學性能較差。綜合分析通過工作效率，力學性能以及機構結構的復雜程度綜合分析，機構方案確定為方案一。傳動方案示意圖設計內容傳動方案示

5、意圖傳動方案示意設計簡要說明該傳動方案是由電動機的轉動帶動皮帶輪轉動，從而使三聯滑移齒輪轉動，通過齒輪的嚙合實現了從動件的轉動，其中三聯滑移齒輪能實現三種不同速度的從動件轉動。此機構在運動過程中運轉較平穩(wěn)，傳動效率高、功率大。設計內容計算結果設計結果傳動方案的確定i1總=n電/n1=1440/60=24 i2總= n電/n2=1440/64=22.5i3總= n電/n3=1440/72=20i1總=24i2總=22.5i3總 =20當n執(zhí)60r/min時取i12、i3=6從而i2=2 取z132 就有z264 、m=5得 a12=m×(z1+z2) /2=240mmi2=24z1=3

6、2 、z 2=64m=5當n執(zhí)64r/min時取i12、i3=6從而i2=1.875 取z132 就有z260 、m=5得a12=m×(z1+z2) /2=230mm變位系數：x1+x2=2.2768i2=1.875z1=32、z2=60m=5當n執(zhí)72r/min時取i1”2、i3”=6從而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帶輪的設計取Dmin60D/Dmin=i=2D=60*2=120取標準V帶輪的直徑：有D120mmD1=60D2=120第三部分：運動

7、循環(huán)圖設計簡要說明： 插刀的初始運動為刨刀前進方向，即起始位置為推程起始點，即搖桿與曲柄相互垂直時，（搖桿約為67°時）。當曲柄開始逆時針轉動（約-23°）時，刨刀快速進刀，當（搖桿轉到約135 °），搖桿開始帶動刨刀進入回程段。同時由凸輪帶動工作臺進給，在完全退刀以前完成進給，以便于進刀的正常的工作。刨刀工作時工作臺靜止。當刨刀完成完一次進刀和退刀后回到初始位置。然后重復以上過程。 第四部分：主要機構的設計計算主要機構的設計計算過程：尺度綜合：已知， 要求設計的機構壓力角最小 機架長400450mm，取CA機架=450mm K=1.7,H=650mm計算過程：

8、機架長度在400450mm之間 確定CA機架=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 誤差分析誤差分析分析過程齒輪傳動比由公式i總i1×i2×i3ik i/i理|（i理i實）|/i理30一級變速時：i理24 i帶=2.02 i1=2 i2

9、=6 i實i帶×i1×i2=24.24 就有：i/i理10<30.0二級變速時：i理22.5 i帶=2.02 i1=1.875 i2=6 i實i帶×i1×i2=22.725 就有：i/i理15<30.0三級變速時：i理20 i帶=2.02 i1=1.67 i2=6 i實i帶×i1×i2=20.2404 就有：i/i理12<30.0由以上可得：此變速系統(tǒng)的齒輪合理行程數比、運動機構K實(1800+)/(1800)=1.7213 K理=1.7就有：K/K理=|（K理K實）|/K理=12.5<30.0 H實648.2

10、3mm H理=650mm就有：H/ H理=|（H理H實）|/H理=2.723<30.0由以上可得：此行程數比K和運動機構合理檢驗rmin70o，即壓力角20°由幾何法解得20°故符合要求。運動分析點位曲柄轉角刨刀位移（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，位移計算由C語言程序得出。（詳見 第八部分程序）凸輪機構的設計 1） 擺動從動件運動規(guī)律 推程：正弦運動規(guī)律1=0×sin90×3.14

11、5;(15)/85 回程：余弦運動規(guī)律2=0×cos90×3.14×(120)/60 2） 確定r0=60mm A=120mm L=100mm max=18° 3) 確定0=85° s=20° 0=60° s=180° s=15° 4) 凸輪輪廓曲線設計 根據推程角度計算公式和回程角度計算公式可求出一系列數值數據列表如圖所示凸輪轉角推程1 0°0° 9°0.836°18°1.500°27°3.736°36°7.176

12、°45°10.254°54°11.986°63°12.473°凸輪轉角回程263°12.473°54°11.986°45°10.254°36°7.176°27°3.736°18°1.500°9°0.836°0°0°根據表中的數據用圖解法可以求出凸輪的輪廓曲線。凸輪的輪廓曲線的作圖步驟如下： 以O為圓心，分別以A和r0為半徑作同心圓，擺桿取L=100mm。 用反轉法在大

13、圓上取相應的推程運動角、遠休止角、回程運動角、近休止角。將推程運動角平均分成9份，回程運動角平均分成9份，以每個等分點為圓心，擺桿長度為半徑畫圓弧，與小圓交于一系列的點，連接這一系列的點與相應的等分點，再根據相應的將擺桿偏轉，與剛才所畫的圓弧的交點即為凸輪理論輪廓上的點，用光滑的曲線將各點連接起來，得到凸輪的理論輪廓線。在輪廓線上取一系列的點為圓心以r滾為半徑的小圓，這些小圓的內包絡線就是凸輪的實際輪廓曲線。傳動系統(tǒng)的低速級齒輪設計計算及Sa、a的校核已知：6>m4 Zmin17齒輪參數表齒輪尺寸名稱12345678i62.01.8751.67x 1+x2002.2760x00001.1

14、301.14600m5z1696326432603660d80480160320168.6311.2180300ha55555hf6.256.256.256.256.25a280240240240da49090170330178.6321.2190310df467.567.5147.5307.5156.1298.7167.5287.5db451.0575.17150.35300.70151.83280.25169.14281.91s7.857.857.857.85e7.857.857.857.8520°20°25.771°20°a23.0033.3527

15、.8224.3327.4924.4327.1024.58Saa1.661.70yy對以上數據進行校核都符合要求。進給機構的間歇運動機構運動設計（棘輪機構螺旋機構）1） 計算棘輪機構齒數Z，齒頂圓直徑Da已知棘輪模數m=2，絲桿螺距t6mm,單頭Z=總級數（n）/進給量(fz)=6/0.3=20 Da=mZ=20×2=40mm2進給機構的間歇運動機構示意圖 機構實際組裝圖第五部分：對整機設計的結果分析總體評價：該設計方案基本滿足機械原理的功能和要求，有較好的穩(wěn)定性，合理性，經濟性等優(yōu)點，大體上能夠滿足工作要求，但仍然存在不足的地方有待改進。設計結果的主要不足：1. 在機構方案確定的過程

16、中，由于缺乏實踐經驗，以及對所學知識不牢，所確定的機構可能不是最佳方案。2. 在求速度、加速度等運動分析計算過程中用的是C語言編的程序，由于編程能力有限，無法時確保精度與準確率，或者，可能由于語法出錯，邏輯不嚴謹，存在一定的誤差。3. 在傳動比的設計過程中，采用的是計算和拼湊的方法，計算出的齒輪傳動方案不是最佳，存在設計上的缺陷。4. 在設計凸輪驅動進給機構時，推程有加速度突變，存在柔性沖擊。設計結果的改進：1） 設計傳動齒輪過程中，改善傳動質量，減少磨損，盡可能設計成變位齒輪。齒輪的傳動比設計也不是很理想。2） 在設計過程中應多應用計算機，進行計算和仿真等功能。3） 凸輪的設計應盡量使其在不同的運動過程中采用不同的運動規(guī)律，避免行程中的突變，減少沖擊。第六部分：收獲體會、建議 在本次課程設計中，發(fā)現自己在機械原理這門