機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--牛頭刨床設(shè)計(jì)的分析與綜合

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目牛頭刨床及減速機(jī)構(gòu)</p><p>　　機(jī)電系機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)08機(jī)械一班</p><p>　　2010年6月26日</p><p><b>

2、　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)</p><p>　　二．牛頭刨床工作原理與結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　三．原動(dòng)機(jī)的選擇與比較</p><p>　　四．減速機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p><p>　　五．執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p><p>　　六．機(jī)械運(yùn)動(dòng)

3、系統(tǒng)方案的確定并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖</p><p>　　七．確定機(jī)構(gòu)尺寸、參數(shù)、運(yùn)動(dòng)分析及參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　八. 收獲體會(huì)</b></p><p><b>　　九．主要參考資料</b></p><p>　　牛頭刨床設(shè)計(jì)的分析與綜合</p><p>　　一、課

4、程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)</p><p><b>　　1、目的</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問題的能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械系

5、統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法，其中包括選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等，并進(jìn)一步提高計(jì)算、分析，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。</p><p><b>　　2、任務(wù)</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定；對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析。</p><p>　　二、

6、牛頭刨床工作原理與結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動(dòng)，且切削時(shí)刨刀的移動(dòng)速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺(tái)應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺(tái)還

7、應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。</p><p>　　三．原動(dòng)機(jī)的選擇與比較</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)的作用通常是實(shí)現(xiàn)減速、增速和變速，有時(shí)也用作實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換，并且在傳遞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將原動(dòng)機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 </p><p>　　通常要把原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，僅選用一種傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)的情況較少見，大多數(shù)情況是選擇若干

8、種傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)合理地加以組合布置，構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作要求。在進(jìn)行傳動(dòng)裝置和機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題：</p><p>　　(1) 設(shè)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為nd，執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為nr，則傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的總傳動(dòng)比：</p><p>　　如果傳動(dòng)裝置系統(tǒng)由n個(gè)傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，其每個(gè)傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分別為i1，i2，……in，則i =i1.i2.i3.……

9、in</p><p>　　每種傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的取值可參閱下表。若i大于推薦值時(shí)，通常應(yīng)該用兩級(jí)或兩級(jí)以上的傳動(dòng)裝置或機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合來進(jìn)行傳動(dòng)。</p><p>　　常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理取值范圍</p><p>　　(2) 當(dāng)系統(tǒng)為減速傳動(dòng)時(shí)，宜使i1< i2< i3…… in，并使相鄰兩級(jí)傳動(dòng)比相差不要太大。這樣可使中間各級(jí)軸有相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速和較小的

10、扭矩，轉(zhuǎn)軸及軸上的零件可以設(shè)計(jì)得尺寸較小，從而獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　(3) 因?yàn)閭鲃?dòng)軸及軸上的傳動(dòng)零件的尺寸，主要取決于所傳遞的扭矩。當(dāng)系統(tǒng)傳遞的功率一定時(shí)，軸的轉(zhuǎn)速愈高，其扭矩愈小，傳動(dòng)軸與傳動(dòng)零件的尺寸可以設(shè)計(jì)得愈小，故宜將傳動(dòng)能力小的機(jī)構(gòu)安排在高速級(jí)。如帶傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)；需要密封的齒輪傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)，這樣因齒輪尺寸小，可減小密封箱體的外廓尺寸；生產(chǎn)成本高、加工困難的零件

11、宜布置在高速級(jí)，如錐齒輪傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)。</p><p>　　(4) 為了使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少震動(dòng)沖擊和噪音，宜將帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)，從而可利用傳動(dòng)帶的彈性吸振、打滑，防止過載時(shí)損壞基它零件。鏈傳動(dòng)沖擊、振動(dòng)大，宜布置于中、低速膜的形成，從而提高蝸桿傳動(dòng)的效率。</p><p>　　(5) 蝸桿傳動(dòng)宜布置在高速級(jí)，以便提高齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度，有利于液體動(dòng)力潤滑油膜的形成，從而提高蝸桿傳

12、動(dòng)的效率。</p><p>　　(6) 為了減少能耗、減輕振動(dòng)，宜將轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等布置在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連的低速級(jí)一端。</p><p>　　(7) 選擇盡可能短的傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@樣作可減少機(jī)械的構(gòu)件、零件數(shù)目，降低制造成本，提高機(jī)械效率和系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和可靠性，同時(shí)也關(guān)系到設(shè)備的使用、保養(yǎng)和維修的簡便程度。</p><p>　　

13、減速機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p><p><b>　　1．帶傳動(dòng)：</b></p><p>　?。?）因帶有彈性，能緩沖、吸振、傳動(dòng)平穩(wěn)； </p><p>　?。?）當(dāng)傳動(dòng)過載時(shí)，帶在輪上打滑可防止其他零件損壞，保護(hù)原動(dòng)機(jī)； </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)簡單，成本低； </p><p>　　（4

14、）可適用于中心距較大的場合。 </p><p>　?。?）由于靠摩擦傳動(dòng)，帶的使傳動(dòng)比不準(zhǔn)確； </p><p>　?。?）帶的尺寸較大，傳動(dòng)效率低(0.90—0.95)； </p><p>　　（7）帶的壽命較短，不適宜高溫等環(huán)境作業(yè)； </p><p><b>　　2. 齒輪傳動(dòng)</b></p><

15、;p>　　（1）嚙合性能好，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。 </p><p>　?。?）重合度大，降低了每對(duì)齒輪的載荷，提高了齒輪的承載能力。 </p><p>　?。?）不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)少。</p><p>　　3.渦輪—渦桿傳動(dòng)減速</p><p>　　（1）由于渦桿的輪齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，故傳動(dòng)平穩(wěn)，嚙合沖擊小。 </p>

16、<p>　?。?） 由于渦桿的齒數(shù)(頭數(shù))少，故單級(jí)傳動(dòng)可獲得較大的傳動(dòng)比，且結(jié)構(gòu)緊湊。在作減（3）速動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比的范圍為5≤i12≤70。 </p><p>　　(4) 由于渦桿渦輪嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損大，故需用減摩耐磨材料來制造。 </p><p>　　(5)當(dāng)渦桿的導(dǎo)程角γ小于嚙合齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)反行程具有自鎖性。</p>

17、<p>　　最后，根據(jù)題目要求，應(yīng)該選擇齒輪結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)。</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p><p>　　案（a）采用偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)最為簡單，能承受較大載荷，但其存在有較大的缺點(diǎn)。一是由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機(jī)構(gòu)所需活動(dòng)空間較大；二是機(jī)構(gòu)隨著行程速比系數(shù)K的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。</p><p

18、>　　方案（b）由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。該方案在傳力特性和執(zhí)行件的速度變化方面比方案（a）有所改進(jìn)，但在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD中，隨著行程速比系數(shù)K的增大，機(jī)構(gòu)的最大壓力角仍然較大，而且整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間比方案（a）更大。</p><p>　?。–）方案（c）由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。該方案克服了方案（b）的缺點(diǎn)，傳力特性好，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間小，執(zhí)行件的速度在工作行程中變化也較緩慢

19、。</p><p>　　比較以上三種方案，從全面衡量得失來看，方案(c)作為刨削主體機(jī)構(gòu)系統(tǒng)較為合理。</p><p>　　機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案的確定并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖</p><p>　　七. 確定機(jī)構(gòu)尺寸、參數(shù)運(yùn)動(dòng)分析及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1．減速機(jī)構(gòu)（齒輪減速器）</p><p>　　(齒輪減速器工作原理

20、圖)</p><p>　?。ㄗ⒚鳎阂陨蟽蓤D均為AUTOcad 造型后的截圖）</p><p><b>　　2.定軸輪系傳動(dòng)</b></p><p>　?。ㄗ⑨專阂陨?圖均為Proe造型后的截圖）</p><p>　　（以上兩圖為1-2，2-3齒輪嚙合情況）</p><p>　　3.定軸輪系運(yùn)動(dòng)簡圖

21、 </p><p>　　4.定軸輪系基本參數(shù)</p><p><b>　　涉及到的計(jì)算：</b></p><p>　　齒跟圓直徑dr=模數(shù)m×（齒數(shù)Z-2.5）</p><p>　　分度圓齒厚s=分度圓周長/齒數(shù)Z×2</p><p>　　5.曲柄滑塊機(jī)

22、構(gòu) </p><p>　　⑴由K=1.5求得極位夾角；</p><p>　?、朴蓪?dǎo)桿機(jī)構(gòu)特性知道，導(dǎo)桿擺角等于極位夾角，</p><p><b>　　即max=；</b></p><p>　?、怯尚谐蘃和可求出導(dǎo)桿長；</p><p>　?、扔蒐AC(例如為500mm)

23、和 可求出曲柄長LAB；</p><p>　?、捎蒐DE / LCD=0.2~0.3可求出連桿長LDE；</p><p>　　⑹為使RRP桿組的壓力角較小，滑塊5的導(dǎo)路與DD</p><p>　　連線的距離應(yīng)等于導(dǎo)路線與DD弧水平切線的距離，</p><p><b>　　以此確定L。</b></p><

24、;p><b>　　尺寸參數(shù)計(jì)算</b></p><p><b>　　極位夾角：</b></p><p><b>　　導(dǎo)桿長度：mm</b></p><p>　　連桿長度：=0.28 =197.4mm</p><p><b>　　曲柄長度:mm</b>

25、</p><p><b>　　6.導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。根據(jù)已定出的尺寸參數(shù)及原動(dòng)件轉(zhuǎn)速n,用解析法求出當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角θ從刨頭處于最左側(cè)起，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向沒隔20度計(jì)算一組運(yùn)動(dòng)參數(shù)，其中包括各構(gòu)件的角位置，角速度，角加速度以及刨頭的位移（以最左側(cè)為零點(diǎn)），速度和加速度；并用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算并在同一副圖中繪出刨頭的位移曲線，速度曲線和

26、加速度曲線.</p><p>　　7.刨頭運(yùn)動(dòng)模擬及位移曲線、速度曲線和加速度曲線.</p><p><b>　　部分計(jì)算數(shù)據(jù)輸出</b></p><p><b>　　八. 收獲體會(huì)</b></p><p>　　此次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)考察的知識(shí)點(diǎn)也很全面，有齒輪設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析，還有曲柄要搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及

27、電動(dòng)機(jī)的選擇等，還有CAD制圖，這不僅培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用以前所學(xué)的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，還使我深刻地認(rèn)識(shí)到了自己在知識(shí)的理解和接受應(yīng)用方面的不足。這次設(shè)計(jì)，有很多地方還有不足，有待改進(jìn)，今后的學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加認(rèn)真努力學(xué)習(xí)！</p><p><b>　　九．主要參考資料</b></p><p>　　1.《機(jī)械原理》（第七版）——孫恒,陳作模 等