課程設(shè)計機(jī)械原理南昌大學(xué)小平面刨削機(jī)資料.ppt

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小型平面刨削機(jī)床運(yùn)動簡圖設(shè)計與分析,,一、課程設(shè)計目的：,1.綜合運(yùn)用理論知識，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計和主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計。,3．訓(xùn)練從事機(jī)械設(shè)計工作的基本技能，包括設(shè)計計算、查閱資料、工程繪圖、計算機(jī)操作等方面的能力。,2．培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。,機(jī)械原理課程設(shè)計,小型平面刨削機(jī)床運(yùn)動機(jī)構(gòu)示意圖,設(shè)計要求,1．刨削速度盡可能為勻速，并要求刨刀有急回特性。2．刨削時工件靜止不動，刨刀空回程后期工件作橫向進(jìn)給，且每次橫向進(jìn)給量要求相同，橫向進(jìn)給量很小并可隨工件的不同可調(diào)。3．工件加工面被拋去一層之后，刨刀能沿垂直工件加工面方向下移一個切削深度，然后工件能方便地作反方向間歇橫向進(jìn)給，且每次進(jìn)給量仍然要求相同。4．原動機(jī)采用電動機(jī)。,設(shè)計參數(shù),學(xué)號1-11號—題號1；12~20號—題號2；21~32號—題號3,設(shè)計內(nèi)容,1）對小平面刨削機(jī)進(jìn)行運(yùn)動分解、擬定運(yùn)動循環(huán)圖和執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型。2）選定運(yùn)動方案：切削運(yùn)動選用平面連桿機(jī)構(gòu)，至少要選出3種機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖，從中選出2個進(jìn)行尺度綜合和運(yùn)動分析(兩張A1圖)，確定最終方案；工件橫向進(jìn)給選棘輪機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu)串連；刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動選螺旋機(jī)構(gòu)。3）確定電動機(jī)的功率和型號。4）確定傳動比及傳動比分配，選定減速機(jī)構(gòu)。5）確定飛輪轉(zhuǎn)動慣量。6）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（1張A1圖）。7）編寫設(shè)計說明書（20頁左右）。8）答辯。,機(jī)構(gòu)運(yùn)動分解,根據(jù)機(jī)器的工藝功能要求，其工藝動作分解如下：1.刨刀的切削運(yùn)動：往復(fù)移動，近似勻速，具有急回特性。2．工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動：間歇移動，每次移動量相同，在刨刀空回程后期完成移動，要求移動量小且調(diào)整容易。工件刨去一層之后能方便地作反向間歇橫向移動進(jìn)給，同樣要求反向進(jìn)給量每次相同且易調(diào)整。3．刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動：間歇移動，工件刨去一層之后刨刀下移一次，移動量調(diào)整方便。,擬定運(yùn)動循環(huán)圖,考慮到刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動周期相對較長，而且一個周期中的運(yùn)動時間比靜止時間短得多，為了簡化機(jī)構(gòu)設(shè)計，此運(yùn)動可以采用手動，所有該設(shè)計只要求：擬定刨刀切削運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工件橫向進(jìn)給運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的順序和協(xié)調(diào)配合關(guān)系。,圓周式運(yùn)動循環(huán)圖（右圖）學(xué)號為雙號的用直線式運(yùn)動循環(huán)圖（下圖）學(xué)號為單號的用,機(jī)構(gòu)選型-刨刀切削運(yùn)動,將電動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動→刨刀的雙向移動，常用于實(shí)現(xiàn)這一功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有以下幾種：1）移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)：易實(shí)現(xiàn)工作行程為勻速及具有急回特性的要求，但受力差，易磨損，行程大時基圓大，凸輪尺寸大，較難平衡和制造。2）平面連桿機(jī)構(gòu)：受力好，磨損小，工作可靠，且具有急回特性，但只能實(shí)現(xiàn)近似均速運(yùn)動。3）齒條機(jī)構(gòu)：可實(shí)現(xiàn)工作行程為勻速移動的要求，但行程開始及終止時有沖擊，適用于大行程而不宜小行程，且必須增加換向變速機(jī)構(gòu)才能得到急回運(yùn)動。4）螺旋機(jī)構(gòu)：能得到均速移動的工作行程，且為面接觸，受力好，但行程開始和終止時有沖擊，安裝和潤滑較困難，且必須增設(shè)換向和變速機(jī)構(gòu)，才能得到急回運(yùn)動。5）組合機(jī)構(gòu)：如凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動要求，但具有凸輪機(jī)構(gòu)存在的缺點(diǎn)，且設(shè)計制造較復(fù)雜。,機(jī)構(gòu)選型-工件橫向進(jìn)給運(yùn)動,工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動量是很小的，且每次要求等量進(jìn)給，又因?yàn)楸仨毞乐构ぜ谂傧髁Φ淖饔孟卵貦M向移動，所以橫向進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了能實(shí)現(xiàn)小而且等量進(jìn)給外。因此，可選用螺旋機(jī)構(gòu)作為橫向進(jìn)給運(yùn)動機(jī)構(gòu)。工件要能間歇移動，螺旋必須作間歇轉(zhuǎn)動，所以在螺旋機(jī)構(gòu)之前必須串聯(lián)一個間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，且與刨刀切削運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)將連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成間歇轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)有：1）槽輪機(jī)構(gòu)：每次轉(zhuǎn)角較大且不可調(diào)整，為了反向回轉(zhuǎn)，必須增加反向機(jī)構(gòu)。2）曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)：每次轉(zhuǎn)角較小，容易調(diào)整且為等量轉(zhuǎn)動，采用雙向式棘輪還可以方便地實(shí)現(xiàn)棘輪反轉(zhuǎn)。3）不完全齒輪機(jī)構(gòu)：可實(shí)現(xiàn)等速轉(zhuǎn)位和等量轉(zhuǎn)角，但不可調(diào)整，如需反轉(zhuǎn)必須增加反向機(jī)構(gòu)。4）凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)：每次轉(zhuǎn)角不可調(diào)，如需反轉(zhuǎn)應(yīng)增設(shè)反向機(jī)構(gòu)。5）星輪機(jī)構(gòu)：具有槽輪機(jī)構(gòu)的啟動性能，又兼有不完全齒輪機(jī)構(gòu)等速轉(zhuǎn)位的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)等量轉(zhuǎn)角，但不可調(diào)，同時星輪加工制造困難。,機(jī)構(gòu)選型-刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動,為了實(shí)現(xiàn)刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動，可以在刨刀切削運(yùn)動執(zhí)行件上設(shè)置一個在垂直于刨削方向上能作間歇移動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。與橫向進(jìn)給類似，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)同樣應(yīng)具有小進(jìn)給量可調(diào)且在非進(jìn)給時具有自動固定的功能，同時考慮到動力源可以采用手動，因此采用一個簡單螺旋機(jī)構(gòu)作為刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，既簡單又工作可靠。,運(yùn)動方案確定,1．刨刀切削運(yùn)動采用平面連桿機(jī)構(gòu)。（建議選用平面六桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計要求不少于三種，只要求任選兩種進(jìn)行尺度綜合及運(yùn)動特性評定，并確定最終方案。）2．工件橫向進(jìn)給運(yùn)動采用曲柄搖桿棘輪機(jī)構(gòu)與螺旋機(jī)構(gòu)串聯(lián)。3．刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動采用螺旋機(jī)構(gòu)。,牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡圖及阻力曲線圖,Fr,Fr,,,,,運(yùn)動方案示例,牛頭刨床進(jìn)給調(diào)整機(jī)構(gòu)通過調(diào)整桿長來調(diào)擺角,雙動式棘輪機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)尺度綜合(兩張A1圖),刨刀工作行程的刨削平均速度,曲柄AB角速度,極位夾角,,可得,1．原動件曲柄AB的轉(zhuǎn)速n1(r/min),原動件曲柄AB在后面的圖中改為構(gòu)件2（即桿O2A）,機(jī)構(gòu)尺度綜合(第一張A1圖),,2．針對選定兩種平面六桿機(jī)構(gòu)示意圖，確定各構(gòu)件運(yùn)動尺寸。,假定曲柄AO2長度100mm刨刀終端連桿BC取150mm,,左圖各構(gòu)件構(gòu)件1（機(jī)架）構(gòu)件2（桿O2A）構(gòu)件3（滑塊3）構(gòu)件4（桿O4B）構(gòu)件5（桿BC）構(gòu)件6（滑塊6）,在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離,導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的速度分析（14個矢量圖）,VA4＝VA3＋VA4A3,VB的大小可根據(jù)速度影像求得,大?。喀?lO2A？方向⊥AO4⊥AO2∥AO4,VC＝VB＋VCB大??？己知？方向水平己知⊥CB,,vA3,,,,,（?、BC為同構(gòu)件兩點(diǎn)）,（?、A點(diǎn)為兩構(gòu)件同點(diǎn)）,機(jī)構(gòu)尺度綜合(第二張A1圖),,假定曲柄長度：100mm刨刀終端連桿取150mm,,作出兩張A1的尺寸綜合后的速度矢量圖，并比較兩種方案Vc，速度變化較小者定為刨刀切削運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。將確定好的方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖表達(dá)在第三張A1紙上。,運(yùn)動特性評定,,因?yàn)橐笏俣炔▌釉叫≡胶茫钥梢园凑账俣染礁钭钚〉臈l件對初步選定的兩種平面六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動特性比較，然后選取速度均方根偏差較小者為刨刀切削運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。速度均方根偏差,n為對應(yīng)于刨刀切削工作段曲柄AB轉(zhuǎn)角范圍所取的計算點(diǎn)數(shù)；vi為對應(yīng)點(diǎn)刨刀的實(shí)際速度；vm為刨刀的切削平均速度。,確定電機(jī)功率和選型,,1．取曲柄AB為等效構(gòu)件，根據(jù)機(jī)構(gòu)位置和切削阻力Fr確定一個運(yùn)動循環(huán)中的等效阻力矩Mr（φ）。2．根據(jù)Mr（φ）值，采用數(shù)值積分中的梯形法，計算曲柄處于各個位置時Mr（φ）的功。因?yàn)轵?qū)動力矩可視為常數(shù)，所以按照確定等效驅(qū)動力矩Md。,,,3．將曲柄位置號（或轉(zhuǎn)角φ）和對應(yīng)的Mr（φ）值列成表格。4．由計算刨刀切削運(yùn)動所需的功率，考慮到機(jī)械摩擦損失及工件橫向進(jìn)給運(yùn)動所需功率，按照Pd＝1.2P確定電機(jī)功率，并選定電機(jī)型號。,確定減速機(jī)構(gòu),,電機(jī)軸轉(zhuǎn)速nd比執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動件（曲柄AB）的轉(zhuǎn)速n1大得多，其比值，所以其間必須配置減速機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)i值選定減速機(jī)構(gòu)的類型及其速比。減速機(jī)構(gòu)傳動比常用比值如下：,傳動比的分配：要求傳動比分配時前小后大,估算飛輪轉(zhuǎn)動慣量,,1．由M（φ）＝Md－M（φ）確定等效力矩M（φ）。2．根據(jù)M（φ）的值采用數(shù)值積分中的梯形法，計算一個運(yùn)動循環(huán)中曲柄處于計算位置時等效力矩M（φ）的功ΔW（φ）。3．將曲柄位置號和對應(yīng)的M（φ）及ΔW（φ）值列成表格。4．由[W]＝ΔWmax-ΔWmin求出最大贏虧功[W]。5．求電機(jī)轉(zhuǎn)子及減速機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量Jc。6．設(shè)飛輪安裝在等效構(gòu)件同一軸上，按照計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF。,,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（1張A1圖）,,,編寫設(shè)計說明書,,,1．目錄：包含標(biāo)題和頁次。2．設(shè)計題目：包含機(jī)器工藝功能要求和原始參數(shù)。3．機(jī)器運(yùn)動方案簡圖初步擬定：1）機(jī)器工藝動作分解及要求。2）機(jī)器運(yùn)動循環(huán)圖。3）三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型，要求先繪出示意圖。4．刨刀切削運(yùn)動機(jī)構(gòu)的尺度綜合及運(yùn)動特性評定：1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸計算。2）原動件轉(zhuǎn)速n1的計算。3）速度均方根偏差計算等。,編寫設(shè)計說明書,,,5．電機(jī)功率與型號的確定：包含1）等效阻力矩Mr（φ）求值。2）等效驅(qū)動力矩Md求值。3）電機(jī)功率Pd計算。Mr（φ）及其積分值Mr（φ）可以用列表形式列出。6．飛輪轉(zhuǎn)動慣量的估算：包含求飛輪轉(zhuǎn)動慣量的各個步驟。其中M（φ）及ΔW（φ）值可以用列表形式給出。7．減速機(jī)構(gòu)的選定：包含減速比i，減速機(jī)構(gòu)的類型及其傳動比值的確定。8．機(jī)械運(yùn)動簡圖的最終確定及繪制。9．參考資料：包括序號、編著者、資料名、出版單位、出版年月。10．設(shè)計心得與意見。,四、課程設(shè)計要求：,1.按規(guī)定的時間和地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計（每天考勤）,2.設(shè)計小組中每人方案及分析計算不能完全相同,圖紙內(nèi)容均為手工作圖：運(yùn)動方案圖兩張（A1）---即尺度綜合和運(yùn)動分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖一張（A1）（機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中均包括原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三大部分）4.說明書封面統(tǒng)一,,