机械基础课程综合的设计牛头刨床机械系统.docVIP

机械基础课程综合设计 设计计算说明书 设计题目 牛头刨床机械系统 - 机械 学院 机自 专业 2 级 班 姓名 学号 完成日期 7月11日 指导教师 杜静老师 设 计 任 务 书 1.1 设计题目 牛头刨床机械系统 1.2 牛头刨床简介 牛头刨床是加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件——刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台（执行构件之二）应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。 1.3 设计条件与要求 1）刨刀每分钟往复移动的次数可调，最小的每分种往复移动次数为15次（第一档），最大为80次（第六档），共六档，相邻两档每分种往复移动次数之比理论上应相等； 2）刨刀的行程H=150～650mm，可用人工无级调整； 3）刨刀在一定范围内可随小刀架实现手动无级垂直进给； 4）刨刀往复运动的起始位置，在一定范围内可用人工无级调整； 5）工作台自动实现横向进给，且进给量可由人工无级调整； 6）为了提高生产效率，要求刨刀的往复切削运动具有急回特性。当刨刀取最常用行程（400～450mm）时，其行程速比系数K控制为1.4～2.0； 7）第四档时，刨刀的行程H为400～450mm，刨刀的切削力不超过4200N，刨刀的切入、切出空行程均为5%H； 8）许用速度不均匀系数[(]=0.05。 9）工作行程，切削平稳（刨刀切削速度尽可能近似为常数）。 1.4 设计任务 1）完成各执行机构的选型与设计计算，选择原动机，拟定机械传动方案，确定传动系统各轮齿数和模数，画出机构运动简图和转速图； 2）按工艺要求进行协调设计，画出各执行机构的工作循环图； 3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解法对其中的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移图，速度图和加速度线图； 4）对主执行机构用解析法进行动态静力分析，用图解法对其中的一个位置进行验证，并根据计算机计算结果，画出机构平衡力矩MbΦ线图和固定支座反力fiΦ线图（各构件的质量，质心的位置和过质心轴的转动惯量由设计者类比确定）； ）自选—传动部件进行强度、结构设计，画出装配图及部分零件图； ）根据机电液一体化策略和现代控制（包括计算机控制）理论，大胆提出一种或一种以上与该机现有传统设计不同的创新设计方案。 按照要求我们列出以下8中机构作为我们的备选机构 按工作特点筛选备选机构 上述机构全部具有急回特性，且都可以获得比较均 匀的切削速度。但是（a）方案与其他方案相比，机构的尺寸比较大，并且双曲柄容易发生构件和运动间的干涉，并且在D、B处传动特性表现比较差，机构的动力特性相对较差，因此排除之。 （b）、（c）、（d）三种机构属于同一种机构，都是2级机构，其中，（d）机构所含铰链较多，c处不可调，传动角较（b）、（c）机构的90度来说传动效率不好，传动特性有欠缺。 相同原因，（e）、（f）、（g）、（h）方案的（e）机构的传力特性也相对于（f）、（g）差。 （b）、（c）机构的比较：它们的不同之处在于后置机构的类型，机构（c）移动副较多，传动效率低，机构（b）的传动角Ψ不停变化，需要一定的尺度综合设计计算让其满足在90度的较小的范围内变化，用设计计算可以弥补机构（b）传力特性不好的缺点，所以两者比较选择（b）方案更为经济，但机构（b）的后置机构装配模式需要进一步改进。 （f）、（g）、（h）三个方案的机构同属于三级机构，它们普遍存在一个设计计算比较困难的缺点，但是它们的传力特性较其他的方案来说有很大的优势。并且方案（f）、（g）、（h）中，（f）方案机构的行程更大，行程计算更为轻松。转动副一端固定更有利于机构的运动稳定性，以提高机构的传力特性，则（g）方案机构更为优越，比较于方案（f），增加一个杆铰链，对于机构的布置和安装上相对复杂，并且构件和运动之间容易发生干涉，所