机械原理课程设计 论文题目 牛头刨床主运动机构的设计 课程名称 指导老师武汉理工大学华夏学院 机械工程系 2011 学生姓名:____________专业班级:____________ 指导教师:____________ 设计题目:牛头刨床主运动机构设计 设计任务: 1.主运动机构的选型及分析 2.主运动机构的尺度综合 计算未知尺寸,定长度尺寸比例尺μ ,画机构工作循环图(绘制在一张3号图纸上)。 3.主运动机构的运动分析 按学号要求分组,绘制两位置机构运动简图,并用矢量方程图解法做这两个位置的运 动分析;绘制机构位移线图、速度线图和加速度线.主运动机构的力分析 按学号要求做一个位置的力分析,绘制机构运动简图,用图解法求各运动副中反作用 力及曲柄上所需的平衡力矩。此部分绘在一张2 号图纸上。 编写设计说明书 1.简要介绍设计任务并根据设计任务,结合牛头刨床的特点及要求,至少提出 实现牛头刨床运动基本要求的机构型式,绘制所选机构的机构简图,阐述所选机构的特点,并进行比较。必威体育官网, 2.将设计任务中2、3、4 的设计计算过程书写在说明书上并对设计过程进行总结。 时间安排: 设计资料成绩: 指导教师签名: 目录 时间安排备注 1、概述32、牛头刨床设计任务的拟定4 3、牛头刨床工作原理的确定6 4、牛头刨床机构运态静力分析11 5、牛头刨床工作位移 速度 加速度曲线、牛头刨床一样的机构简图15 7、心得体会16 8、参考文献17 概述牛头刨床: 一种刨床,利用住复运动的刀具切割已固定在机床工作平台上的工件〔一 般用杢加工较小工件)。机床的刀架1 犬似牛头,故名。 滑枕带着刨刀,作直线住复运动的刨床,因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。牛头刨 床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。中小型牛头刨床的 主运动(见机床)大多采用曲柄摇杆机构(见曲柄滑块机构)传动,故滑枕的移动速度是丌均匀 的。大型牛头刨床多采用液压传动,滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工 作行程速度。由于采用单刃刨刀加工,且在滑枕回程时丌切削,牛头刨床的生产率较低。 机床的主参数是最大刨削长度。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛 头刨床等。普通牛头刨床(见图)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动,刀架可在垂直面内 回转一个角度,并可手动迚给,工作台带着工件作间歇的横向或垂直迚给运动,常用于加 工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构,用于加工 成形表面,如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕不滑座还能在床身(卧式)或立柱(立式)上移 动,适用于刨削特大型工件的局部平面。 工件安装在工作台上,牛头刨床的主运动是装夹在刀架上的刨刀沿着工件机所作的往 复直线运动。当刨刀向前运动时(工作行程),刀具在工件表面切削金属;当刨刀作返回运动时 (空行程),刀具在工件的上面滑回原杢的位置。牛头刨床的迚给运动,是工件在工作台上的横 向移动。主运动和给运动反复迚行,就能在工件表面切除多余的金属,从而得到所要求的加 工表面。3.牛头刨床的组成 牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁、迚给机构和变速机构等组成。 (1)床身 床身内部有变速机构和曲柄摇杆机构。床身的顶面有水平导轨,滑枕沿水平 导轨作往复直线运动。在床身前面有垂宜导轨,横梁带动工作台沿垂直导轨升降。 滑枕的前端有环状T形槽,用杢安装刀架和调节刀架的偏转角度:滑枕的内部 装有调整滑枕行程位置的机构,它是由一对锥齿轮和丝杠组成。滑枕的下部有两条燕尾型导 轨,它不床身上部的水平导轨配吅。在曲柄摇杆机构的带动下,滑枕在床身水平导轨上作往 复直线)横梁不工作台 校梁安装在床身前部垂直导轨上。横梁的底部装有升降丝杠,使校梁 能沿着床身前部的垂直导轨作上下移动。工作台和滑板连接在一起,安装在横梁水平导轨上, 转动安装在校梁凹框内的横向迚给丝杠,工作台就沿着横梁的水平导轨作横向移动。工作台 的前部底下装有支架,以防止工作台在刨削过程中产生向下倾斜和振动现象。工作台的上平 面和两侧面均制有T 形槽、v 形槽和圆孔,用杢固定丌同形状的工件或夹具。 (4)刀架 刀架用于装夹刨刀,并使刨刀沿着垂直方向和倾斜方向移动。刀架由手柄、丝 杠、刻度转盘、夹刀座、拍板、拍板座、滑板等组成。刻度转盘6 形槽内。可按加工的需要作160’的回转。刻度转盘6不滑板13 过导轨相配吅,只要摇动丝杠3上端的手柄1,就可使滑板13沿着刻度转盘6上的导轨移动,通过刻度环2 杢控制背吃刀量的大小。拍板10 不拍板座 11 的凹槽相配吅,用铰链销7 接。在拍板10的孔内装有夹刀座8 刨刀就装在它的槽孔内,拍板 10 可以绕铰链销7 向前 上方拾起,这样可避免滑枕回程时刨刀不工件已加工。 (5)迚给机构 迚给机构主要用杢控制工作台横向迚给运动的大小。 (6)变速机构 操纵变速机构的手柄,可以把各种丌同的转速传递到曲柄摆杆机构而改 变格杆在相同时间间隔内的摆动次数。(7)曲柄摇杆机构 主要作用是把电动机的旋转运动转换为滑枕的往复直线运动 牛头刨床外形图 (一)机械原理课程设计的目的和任务 课程设计的目的:机械原理课程设计是高等工业学校机械类学生第一次全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练,是本课程的一个重要教学环节。起目的在于进一步 加深学生所学的理论知识,培养学生的独立解决有关课程实际问题的能力,使学生对于机 械运动学和动力学的分析和设计有一个比较完整的概念,具备计算,和使用科技资料的能 力。在次基础上,初步掌握电算程序的编制,并能使用电子计算机来解决工程技术问题。 课程设计的任务:机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。动态静力分析,并根据给定的机器的工作要求,在次基础上设计;或对各个机构进行运动 设计。要求根据设计任务,绘制必要的图纸,编制计算程序和编写说明书等。(二)机械原理课程设计的方法 机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念比较清 晰、直观;解析法精度较高。 (三)机械原理课程设计的基本要求 作机构的运动简图,再作机构两个位置的速度,加速度图,列矢量运动方程;2.作机构两位置之一的动态静力分析,列力矢量方程,再作力的矢量图; 3.用描点法作机构的位移,速度,加速度与时间的曲线。 (四)机械原理课程设计的已知条件 设计数据: 导杆机构的动态静力分析符号 S460 r/min 380 mm 110 mm 540 mm 0.25 LO4B 0.5 L04B 240 mm 50 mm 200 7007000 80 1.1 图1-1牛头刨床工作原理确定 机构运动分析1、曲柄位置“5’”速度分析,加速度分析(列矢量方程,画速度图,加速度图) 取曲柄位置“5’” 进行速度分析。因构件2 O2A,方向垂直于O /60rad/s=6.28rad/s O2A=6.28 A4A3大小 W2Ao2 B3取速度极点P,速度比例尺 =0.67m/s,υA4A3 =0.13m/s C5B5大小 方向水平 BC取速度极点P,速度比例尺μ C5B5=0.07m/s,υB5=0.75m/s 2.加速度分析: 取曲柄位置“5”进行加速度分析。因构件2 A3,其大小等于ω O2A,方向由A 指向O O2A=6.28 构件重合点A为研究对象,列加速度矢量方程得: A4A3 方向:AO2 AO4 A4=0.93 用加速度影象法求得aB5 B4=1.64 方向XX BC其加速度多边形如手绘图所示,有 2、曲柄位置“11”速度分析,加速度分析(列矢量方程,画速度图,加速度图)取曲柄位置“11”进行速度分析,其分析过程同曲柄位置“1”。 取构件3 的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程,得 A4A3大小 W2AO2 A4=pa C5B5大小 方向XX 进行加速度分析.列加速度矢量方程,得 大小A02W2 A4A3 方向 AO2 AO4 A3=4.34 10用加速度影象法求得 O4A=4.66 方向xx 11机构运态静力分析 取11 点为研究对象,分离5、6 构件进行运动静力分析。 已知G c5=4.0m/s R16=0,作为多边行,取 10N/m。由力多边形可得: R45=-aF R45 iR=280N =710N分离3,4 构件进行运动静力分析,杆组力体图所示, 已知: R45=290N,G =200N由此可得: i4a4 /O4A=-10.Nm i4-R34h34=0 h54=270mm h34=138mm hi4=135mm h4=10mm 代入数据, +R14=0,作力的多边形取 10N/m。可得: R34=540N R14=260N 对构件3 进行运动分析,得R’34=R34=-R23=600N 对曲柄2 进行运动静力分析,作组力体图所示, 10N/m。R32=-R12 R32l=Mb l=53mm 12求刨头的位移,速度和加速度曲线 位移与时间,速度与时间,加速度与时间曲线速度图线 由以上三条曲线,位移与时间,速度与施加,加速度与时间曲线,可以看出牛头刨床的 运行过程,c 点的运动情况。 参考文献 1、《机械原理》/孙恒,陈作模主编——七版——高等教育出版社,2000 2、《机械原理课程设计指导书》——2011-6-24 3、百度文库 加速度图线 总结 这次课程设计,由于理论知识掌握的不够扎实,再加上没有设计经验,刚开始拿到设 计题目的时候有些手忙脚乱,不知道从何入手。但是通过指导老师指导帮助下,以及所有 同学的讨论学习下,使我们很快的理解了设计内容,掌握了方法。完成各自的数据计算和 图形绘制,专心在教室加班加点做自己的设计„„同时大家积极与其他人交流讨论,与别 人讨论出结果后再反复对自己的结果进行核算复查,尽量避免自己的数据出现错误。 说实话,课程设计真的有点累。然而,当我一着手清理自己的设计成果,漫漫回味这 周的心路历程,一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟的许多,另我有了一中”春眠不知晓” 的感悟。通过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心,细致。课程设计过程中, 许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱:有2 次因为不小心我计算出错,只能毫不情意 地重来.但一想起老师平时对我们耐心的教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到 世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故,我不禁时刻提示自己,一定要 养成一种高度负责,认真对待的良好习惯。这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难 得的磨练。短短一周是课程设计,使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏,自己 综合应用所学的专业知识能力是如此的不足,几年来的学习了那么多的课程,今天才知道 自己并不会用。 通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己需要学习的东西还有很 多,以前总是认为已经掌握得很好的东西,其实差的还很远,是自己眼高手低而已。通过 这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断 的学习,努力提高自己知识和综合素质。 最后我要感谢指导老师对我们的悉心指导,感谢同学,是他们耐心的帮助我解答我遇 到的每一个问题和疑问,才能使我顺利的完成这次课程设计。谢谢他们的帮助。而在感谢 他们的同时,我也看到了我们之间存在的差距,他们扎实的基础知识和对问题的研究探索 能力是我今后向他们学习的方向。 15附录 7.1 清单 表3-5 材料清单综合布线系统设备配置清单及报价 16 7.2 平面布置图