課程設(shè)計(jì)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(dòng)簡圖設(shè)計(jì)與分析,,一、課程設(shè)計(jì)目的：,1.綜合運(yùn)用理論知識(shí)，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。,3．訓(xùn)練從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基本技能，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、查閱資料、工程繪圖、計(jì)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(shí)和創(chuàng)造能力。,機(jī)械原理課程設(shè)計(jì),小型平面刨削機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖,設(shè)計(jì)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(shí)工件靜止不動(dòng)，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(gè)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(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)。,設(shè)計(jì)參數(shù),學(xué)號(hào)1-11號(hào)—題號(hào)1；12~20號(hào)—題號(hào)2；21~32號(hào)—題號(hào)3,設(shè)計(jì)內(nèi)容,1）對小平面刨削機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解、擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型。2）選定運(yùn)動(dòng)方案：切削運(yùn)動(dòng)選用平面連桿機(jī)構(gòu)，至少要選出3種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖，從中選出2個(gè)進(jìn)行尺度綜合和運(yùn)動(dòng)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(dòng)選螺旋機(jī)構(gòu)。3）確定電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)。4）確定傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配，選定減速機(jī)構(gòu)。5）確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。6）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（1張A1圖）。7）編寫設(shè)計(jì)說明書（20頁左右）。8）答辯。,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分解,根據(jù)機(jī)器的工藝功能要求，其工藝動(dòng)作分解如下：1.刨刀的切削運(yùn)動(dòng)：往復(fù)移動(dòng)，近似勻速，具有急回特性。2．工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：間歇移動(dòng)，每次移動(dòng)量相同，在刨刀空回程后期完成移動(dòng)，要求移動(dòng)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(dòng)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(dòng)：間歇移動(dòng)，工件刨去一層之后刨刀下移一次，移動(dòng)量調(diào)整方便。,擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,考慮到刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)周期相對較長，而且一個(gè)周期中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比靜止時(shí)間短得多，為了簡化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，此運(yùn)動(dòng)可以采用手動(dòng)，所有該設(shè)計(jì)只要求：擬定刨刀切削運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(dòng)循環(huán)圖（右圖）學(xué)號(hào)為雙號(hào)的用直線式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（下圖）學(xué)號(hào)為單號(hào)的用,機(jī)構(gòu)選型-刨刀切削運(yùn)動(dòng),將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)→刨刀的雙向移動(dòng)，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(dòng)從動(dòng)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(shí)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(dòng)。3）齒條機(jī)構(gòu)：可實(shí)現(xiàn)工作行程為勻速移動(dòng)的要求，但行程開始及終止時(shí)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(dòng)。4）螺旋機(jī)構(gòu)：能得到均速移動(dòng)的工作行程，且為面接觸，受力好，但行程開始和終止時(shí)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(dòng)。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(dòng)要求，但具有凸輪機(jī)構(gòu)存在的缺點(diǎn)，且設(shè)計(jì)制造較復(fù)雜。,機(jī)構(gòu)選型-工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),工件的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(dòng)，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(dòng)機(jī)構(gòu)。工件要能間歇移動(dòng)，螺旋必須作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在螺旋機(jī)構(gòu)之前必須串聯(lián)一個(gè)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且與刨刀切削運(yùn)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)化成間歇轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(dòng)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(shí)星輪加工制造困難。,機(jī)構(gòu)選型-刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)刨刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可以在刨刀切削運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件上設(shè)置一個(gè)在垂直于刨削方向上能作間歇移動(dòng)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(shí)具有自動(dòng)固定的功能，同時(shí)考慮到動(dòng)力源可以采用手動(dòng)，因此采用一個(gè)簡單螺旋機(jī)構(gòu)作為刨刀垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，既簡單又工作可靠。,運(yùn)動(dòng)方案確定,1．刨刀切削運(yùn)動(dòng)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(jì)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(dòng)特性評(píng)定，并確定最終方案。）2．工件橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)件曲柄AB的轉(zhuǎn)速n1(r/min),原動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。將確定好的方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖表達(dá)在第三張A1紙上。,運(yùn)動(dòng)特性評(píng)定,,因?yàn)橐笏俣炔▌?dòng)越小越好，所以可以按照速度均方根偏差最小的條件對初步選定的兩種平面六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(jì)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(gè)運(yùn)動(dòng)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(jì)算曲柄處于各個(gè)位置時(shí)Mr（φ）的功。因?yàn)轵?qū)動(dòng)力矩可視為常數(shù)，所以按照確定等效驅(qū)動(dòng)力矩Md。,,,3．將曲柄位置號(hào)（或轉(zhuǎn)角φ）和對應(yīng)的Mr（φ）值列成表格。4．由計(jì)算刨刀切削運(yùn)動(dòng)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(dòng)所需功率，按照Pd＝1.2P確定電機(jī)功率，并選定電機(jī)型號(hào)。,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(dòng)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(dòng)比常用比值如下：,傳動(dòng)比的分配：要求傳動(dòng)比分配時(shí)前小后大,估算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)算一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中曲柄處于計(jì)算位置時(shí)等效力矩M（φ）的功ΔW（φ）。3．將曲柄位置號(hào)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(dòng)慣量Jc。6．設(shè)飛輪安裝在等效構(gòu)件同一軸上，按照計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。,,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（1張A1圖）,,,編寫設(shè)計(jì)說明書,,,1．目錄：包含標(biāo)題和頁次。2．設(shè)計(jì)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(dòng)方案簡圖初步擬定：1）機(jī)器工藝動(dòng)作分解及要求。2）機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。3）三個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)的尺度綜合及運(yùn)動(dòng)特性評(píng)定：1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算。2）原動(dòng)件轉(zhuǎn)速n1的計(jì)算。3）速度均方根偏差計(jì)算等。,編寫設(shè)計(jì)說明書,,,5．電機(jī)功率與型號(hào)的確定：包含1）等效阻力矩Mr（φ）求值。2）等效驅(qū)動(dòng)力矩Md求值。3）電機(jī)功率Pd計(jì)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(dòng)慣量的估算：包含求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的各個(gè)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(dòng)比值的確定。8．機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖的最終確定及繪制。9．參考資料：包括序號(hào)、編著者、資料名、出版單位、出版年月。10．設(shè)計(jì)心得與意見。,四、課程設(shè)計(jì)要求：,1.按規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)（每天考勤）,2.設(shè)計(jì)小組中每人方案及分析計(jì)算不能完全相同,圖紙內(nèi)容均為手工作圖：運(yùn)動(dòng)方案圖兩張（A1）---即尺度綜合和運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖一張（A1）（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中均包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三大部分）4.說明書封面統(tǒng)一,,