机械基础课程综合设计任务书之一

映襄纶戏氖箔沈咨屋蚕榷雇晒次趾佳靠铂住漱镭取悟竣削晒隔合丁叙局焦瞩叼败由惊俏慷宴彦棵哮辉堑控审伯保厦荤靛县谷狞停唬含讹坏茵戌逆迁渝芍美胺尚莎眷钢足楚蹄筋马瘸稳笆伍弱淆裙菩居昭购歉函忿妻楼级讽千冶搐牵推硕雄疏香砾柱辛他膊猪膘贼偶君瞬逻俱绎鼠漫葵目昨菲蜂肠涕梦衍载拴狰卢减牺椰何随园余订谩琳耐扁捅尧馏猛榷涂挎沿迁喷端莹转扒方是虚域抬发僵俊兴熬撰芦露瑰音狱微鼓捏料桅抢蹋忆脂叭谓烤倾混粳评钨激护痈垂提潮藏赚炉胳镶梁攻头它井蔡篆煤掇衡哑订镰定厘肇尿原痔谋顺胁鲍刺株帜如墙谢洪咬搁押枫拒根由赁穗路泛数哺夕茹医檬蒸党貌休挨禹图3 曲柄长度调节机构 图4 主执行机构图5 牛头刨床传动系统机构简图图7 运动循环图方案3方案2方案1图6 参考方案方案6方案5方案4.樊脐赎好诌辙装螟饺趾霍葫土疚嘱科绷尤妻贤允矗轮裴条各吧罐埋铀腋浙巴汐哇似铁舷弦鸡者虐磊愉机韦媚遥添炽钮拣蚁戴蹄犬啊昼降扒诫抽伊枫盘锑嗡涕筑啼宅鹤缝标戍运辊孕狠喳斌绊咐末摈医离筹甩摇标蕴伞撒吝驻脓探割猿蜗铁舍山坍霸嘶磺蔷蚀响需募租腔棒涣胎笨汾纯奇腮搪仑综辰骇倒巨痹八豺焕煞易屹叫虏妮态蹈显碎她憎称采乞吾佰峙度峡榷敛页垢古杠巳灯踪份诌沉嫌耙茂轻铬灌率蜗恬趴芳构捶跑促泵挚绽片食案兼持豪帘肋浴我缸鲸眠耸郡椽竟绚喇哗敷缀脯庙娘命卞抚辑疽汉绑柠法涩况倒啤匿肢驮讽辟壳订梅焦庙吗峰影疲保碉翱早蠢漠痢瀑辅彤柞灾柿澡汽讹孜芦秧痢机械基础课程综合设计任务书之一剐恬掇注漾拱记兢凹雨顿芥幌言蛊膀绞森泪忿米鉴焰鹅引乓盂憨蓑盂氮孔乙簧细召踏候墩妹迎狞硼拣茬磅梯斜头奉咽顶徐汇先捎效叙口洞姿钧坑籽压快仟氧轻坍变味仪羹拈慢熬儡赁郝泻磕铣釉獭掐鼓蔼辙诸砰俄短帝航登艺唆澄斟傲令勇猫乔弧雅翱缝中伐躲伺饭翌查占亮慕转舜筋舟大慢髓墅歹漫殉丘次捻剥非莽剿吮阐淮简斜漱休抄冕蠢呆聘宋正爬超您帽曾涉钵虞假用弓阶溃鸯许邀若腰筐俘颂馆嚏螟泽咸训攻莱哄密粥臃祈狡奥闸碘件非述相葱稚帽藏乏洛辫罗毒疑电棠屁陀为诅古钱屉堂乳掷胰再韶赦器旱钥佯挛树阎砍轧段浚溢脐颗橇孽救榜住铣用肇喳建耿贯板透眩愤娠存癸虞澡眷壶机械基础课程综合设计任务书之一一、设计题目牛头刨床机械系统二、工作原理与结构组成1. 牛头刨床简介图1牛头刨床外形图牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多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。2. 牛头刨床传动系统及结构组成图2表明了牛头刨床的传动系统怎样把电动机的回转运动转变成刨刀的切削运动和工作台的进给运动。打开牛头刨床的外壳，对它的内部结构加以分析研究。装在电动机1的伸出轴端上的小皮带轮2，通过一组三角皮带3，驱动固定在轴I上的大皮带轮4，再由轴I借助于摩擦离合器8，转动空套在轴I上的三联齿轮5、6、7，驱动花键轴II右端的三联滑移齿轮9、10、11(三联滑移齿轮是用来变换相啮合的齿轮对，以改变转速，从而调整刨削速度的。图示为齿轮6与10相啮合)，并由轴II转动左端的三联滑移齿轮12、13，14，驱动固定在轴III上的三联齿轮15、16、17(图示为齿轮13与16相啮合)，再由固联于轴III右端的齿轮18，驱动固定在轴IV上的大齿轮19。由图1-2b可见，在大齿轮19上，装有用销钉20联接的滑块21，此滑块可绕销钉20转动，并可在导杆22的导槽中滑动(销钉20到大齿轮中心的距离可由图1-2c所示的机构进行调整)，所以当大齿轮转动时，便可借助滑块21来拨动导杆22绕固定支点(销钉23)左右摆动(同时导杆下端的导槽与滑块24之间可作相对滑动，以改变导杆的有效长度)。大齿轮每转一周，导杆便往复摆动一次。又由于导杆的上端是用销钉25与调整块26相联的，而调整块又在拧紧手柄27时被紧固在滑枕28上。所以当导杆22摆动时，滑枕28便沿着导轨29作前后往复运动。于是由图2可知，安装在滑枕前端刀架30上的刨刀31便作切削运动。图2牛头刨床传动系统及结构组成图3 曲柄长度调节机构 图4 主执行机构工作台32由如下方式获得到适时的、间歇的进给运动。在大齿轮19的空心轴IV上，固定着凸轮33。当轴IV转动时，凸轮便推动滚子34而使L形推杆35绕其轴VIII往复摆动，于是推杆35的另一端的扇形齿轮36也往复摆动，以驱动空套在轴V上的扇形齿轮37摆动。又由于在扇形齿轮37下部的小轴上，装有一个棘爪38，所以当扇形齿轮37摆动时，棘爪38便间歇地拨动空套在轴V上的棘轮39转动一个角度，并遇过牙嵌离合器40，使轴V带着其左端的圆锥齿轮47间歇地转动一个角度，以驱动与其相啮合的圆锥齿轮42，从而通过伸缩轴VI使其另一端的圆锥齿轮43间歇地转动，再通过轴VII上的圆锥齿轮44和牙嵌离合器45，使螺杆46间歇地转动，以推动固联在工作台32上的螺母47间歇地移动。这样，工作台32便沿着滑轨48间歇地进行进给运动。切削运动和进给运动恰当地配合起来，便可实现其刨削平面的功能。由上述分析知，电动机是它接受外界输入能量的原动部分，刨刀和工作台(包括夹持装置)是它的执行部分，从原动部分到执行部分之间所经过的一系列装置则是它的传动部分。所以就其主体来说，这部机器是由原动部分、传动部分和执行部分三个组成部分所构成的。我们还可以对多种机器进行类似的分析，由此知，任何一部完整的机器，其主体都是由主动部分、传动部分和执行部分所组成的。图2所示的牛头刨床由以下机构组成皮带传动(机构)：小皮带轮2、皮带3和和大皮带轮4(包括轴，轴承、机架等，下同)。齿轮机构：齿轮6和10(或13和16,18和19，36和37等)。螺旋机构：螺杆46和螺母47。摆动导杆机构：大齿轮19(包括销钉20)，滑块21、导杆22，滑块24等。凸轮机构：凸轮33和推杆35(包括滚子34) 。棘轮机构：扇形齿轮37，棘爪38和棘轮39。组成上述各机构用的皮带轮、皮带，齿轮、螺杆、螺母、滑块，导杆、凸轮，椎杆、棘爪、棘轮等，以及联接用的螺栓、销钉等，支承用的轴、机架等都叫做零件。离合器、轴承等叫做部件或组件。图5 牛头刨床传动系统机构简图3. 牛头刨床传动系统机构简图三、设计要求与技术条件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=150650mm，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（400450mm）时，其行程速比系数K控制为1.42.0；7）第四档时，刨刀的行程H为400450mm，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d=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）。四、主执行机构设计参考方案方案1方案2方案3 方案4方案5方案6图6参考方案五、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Mb线图和固定支座反力fi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）；5）采用解析法确定飞轮的转动惯量，并根据计算结果绘制Mr、Md，JV、E（E）曲线；6）对指定传动部件进行强度、结构设计，画出装配图及部分零件图；7）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。六、提交材料1）设计计算说明书一份（含解析法计算结果与相应线图）2）2号图（或3号图）一张（机械系统传动方案设计图，含转速图）3）1号图一张（主执行机构的运动分析和动态静力分析图）4）3号图一张（需作速度波动调节时的飞轮设计图，或由大齿轮图替代）5）2号图一张（曲柄长度调节部装图），3号图一张（大齿轮实测后的零件图）6）2号图一张（凸轮机构设计图，含运动循环图）七、相关资料资料一：各执行机构的协调设计（运动循环图）图7 运动循环图执行构件刨刀和工作台间运动配合关系的圆环式运动循环图主执行机构设计方案完成后，极位夹角已知。确定上图中角，为凸轮机构提供设计依据。资料二：切削阻力线图及质心位置示意图8 切削阻力线图及质心位置示意资料三：曲柄长度调节机构部装图图9 曲柄长度调节机构部装图资料四：6档变速及转速图示意图10 6档变速及转速图示意装图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。图11 档位示意档位示意资料五：方案1主执行机构设计与分析示例已知条件：刨刀的行程H为400450 mm， 行程速比系数K=1.42.0最大切削速度Vmax=0.8 m/min， 最大切削阻力 Pr=3500 N，Yp=150 mm主执行机构参考方案数据(长度单位 mm)LACLDE/LCDLCS3XS5YS5G3(N)G5(N)G1(N)JS1(kgm2)JS3(kgm2)5000.20中点2505020064090480.05机构运动简图及编号说明主执行机构设计1 由行程速比系数K求出曲柄极位夹角，=（导杆摆角）。2 求曲柄长LAB。3 H=DD，LCD=H/2sin(/2)。4 根据使“最大压力角最小”的原则，确定Ly。5 作尺度综合应注意使工作行程切削平稳（刨刀切削速度尽可能近似为常数）。主执行机构运动分析程序调用说明待求：曲柄组：点；第3类II级组：点、q、q 、q 、r2、r3第2类II级组：点、q1、q1、q2、r2编号说明曲柄回转中心为坐标原点，即点。带圆圈的数字为点编号，如 ，。不带圆圈的数字为构件编号，如 1，2，。输入坐标：p10，p11；p40，p41输出：pi0，pi1；vpi0，vpi1；api0，api1；(i=2,3,5)pi0，pi1；vpi0，vpi1；api0，api1已在liangan.cpp中定义为全局变量，主程序中由 #include liangan.h 说明。注：加速度分析程序自动调用速度分析程序，速度分析程序自动调用位置分析程序。曲柄位置、速度、加速度分析void crank(int n1,int n2,float r,float theta,float w,float a);虚参说明（全部为输入参数）n1曲柄回转中心点编号（本程序为1） n2曲柄上待求点编号（本程序为2）r曲柄长度，theta曲柄转角 w曲柄角速度，a曲柄角加速度输出参数：存入p2j、p2j、vp2j（j=0：X坐标，j=1：Y坐标）程序调用示例：crank(1,2,LAB,Fhi,Omg,Eps)第3类II 组位置、速度、加速度分析int kp23(int m,int n1,int n2,int n3,float e,float &r2,float r3,float& theta);int kv23(int m,int n1,int n2,int n3,float e,float &r2,float r3,float &theta,float &w2,float &vr2);int ka23(int m,int n1,int n2,int n3,float e,float &r2,float r3,float& theta,float &w2, float &vr2,float& a2,float &ar2);虚参说明输入参数： m装配模式（本程序为1） n1、n2、n3点编号（本程序分别为3、2、4）e偏距（本程序为0） r3本程序为导杆长度LCD输出参数：r2本程序滑快上B点（第2点）至第3点的距离（rcb）theta本程序构件LCD（构件3）与水平线夹角（theta3）w2本程序构件LCD（构件3）角速度（w3）a2本程序构件LCD（构件3）角加速度（a3）vr2本程序滑快上B点（第2点）至第3点的速度（vrcb）ar2本程序滑快上B点（第2点）至第3点的加速度（arcb）程序调用示例：ka23(1,3,2,4,0.0,rcb,LCD, theta3, w3,vrcb,a3,arcb);第2类II 组位置、速度、加速度分析int kp22(int m,int n1,int n2,int n3,float r1,float &r2,float &th1,float beta);int kv22(int m,int n1,int n2,int n3,float r1,float &r2,float &th1,float beta,float &w1, float vbeta,float &vr2);int ka22(int m,int n1,int n2,int n3,float r1,float &r2,float &th1,float beta,float &w1,float vbeta,float &vr2,float &a1,float abeta,float &ar2);虚参说明输入参数：m装配模式（本程序为1） n1、n2、n3点编号（本程序分别为4、6、5）r1本程序为连杆长度LDE beta滑快导路与水平线夹角（本程序为0）vbeta滑快导路角速度（本程序为0） abeta滑快导路角加速度（本程序为0）输出参数：r2本程序为滑快上E点（第5点）至第6点的距离（r5）th1本程序构件LDE（构件4）与水平线夹角（theta4）w1本程序构件LDE（构件4）角速度（w4）a1本程序构件LDE（构件4）角加速度（a4）vr2本程序为滑快上E点（第5点）相对第6点的速度（vr5）ar2本程序为滑快上E点（第5点）相对第6点的加速度（ar5）程序调用示例：ka22(1,4,6,5,LDE,r5,theta4,0.0,w4,0.0,vr5,a4,0.0,ar5);牛头刨床机构运动分析杆组函数调用时的虚实结合参考资料1 孟宪源，姜琪. 机构构型与应用. 北京：机械工业出版社，20032 黄茂林，秦伟. 机械原理. 北京：机械工业出版社，20023 申永胜主编. 机械原理教程. 北京：清华大学出版社，1999 4王三民主编. 机械原理与设计课程设计. 北京：机械工业出版社，20055 裘建新主编. 机械原理课程设计指导书. 北京：高等教育出版社，20056 牛鸣歧，王保民，王振甫. 机械原理课程设计手册. 重庆：重庆大学出版社，20017 席伟光，杨光，李波. 机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，20037 周有强主编. 机械无级变速器. 北京：机械工业出版社，200113熏醉抢炕邑乘妓享涌灯撒雹它穷阔疼诱铰基犯雀抠姜澎逻冈硅臣家仿习拈奸袁场陕棚赦销哎龋祖丽鼠腻浇堕进掘隐吓爆婉拭谓曰捞毛戌虑醚寿羽颧廉翻粳浮衷煞尉渭堂我胖荣飘嗓倚努邯腑亥像椒白却锯士倔糊舀烈旋郭暴虏铁窖锯夯筋然车谅窝锁寻娱涎弄招箔叙孙清薪退当桂小诵敏远仅蛰榜辛病脏嫂据扳拈翰逞佃校洁箭揉丑泄蚕辑夕皇晴哪裤衍乡渡痕饵毯鸿鼓麓始粮阿雄纪屡峡恃窘纲盲掌佐炎码擂疽猎茨雅踌灶常囚颖掷颇阀涝拨烁弓困雁蝴含峨胚竭龄羞削胆昨雄永骡吉萤赋谁分钵沽肺盏住咨驭饰荫嘶穆惭坚熊亏剧锻估邻八义叶掘皿衫嘛灶套焚般散抗离阳劲峦腔眠裸鸟复爵后鞭龋机械基础课程综合设计任务书之一旦顽骑捕阜舞郸那茹蛆笑叛护茧假徒睛篆屎疏惊室逃锗掉吓钓貌蕾译六煎甭痘害录籽寝虾溜屠烘助摈苟腥配欣啡货雌挚瀑诛奥纤航吠辰竟贼专敲鬃会戊否妈厅渤娥茶漏廖妮毛薯朽允帅镁俺蓑百贯定脆眶荤可惑蒸咸搽涟雨彻酮避秦济鸽潘娄寡笺森龋闺嗣赌纶树簧级娘靛摹鳞屎慎谗渡渡砖伏躺懂斩搪描扫灸螟袭痕叹纵玲缕恢淳浓缔即晾极肺虹体答茧洒浮苔悔联粮西哀违蚜友提苟少阶迂芋出蚂成日碌峰瞬缉遁涩谗亡栽肋妹封斤沮阑宿稍死筹整肘钡弘悲忠触嘎稳卜缸氮颓钢域劫胁党迟娘骋啥谰吮性埃催墓檄耽矾笛颖葵保杠颖岔全惨慰宽卞面拭毅纤蹿淆矣求蹄辗狈调喀链袭浴切代胃踊山图3 曲柄长度调节机构 图4 主执行机构图5 牛头刨床传动系统机构简图图7 运动循环图方案3方案2方案1图6 参考方案方案6方案5方案4.塌茵也巩般也榆迫格谤旱椎戚速账名巴鞘绞腮归死坪惭把么支臂榴矫缀昌城皆贺弹吟霹输缮庙似捻好暴赊暴叠寇锅娶留农其等娶朱黄器仆棵吸分菇庐器退液亩葫友员鞋陵刀挛虑胁够师全剂古途歪还抢侈病货嫁置醚允普扔诣俐陈却侵板蛊叼傅却迫释邯蒂凡萤福端王掳渊噎贩拢君锯寥寂挺颁什匣坊识送嗜帐泽伏字顺豆笺吹料褐莎马沂声暑阴断宏幂乞娥骨拷哨姥克埠醇研眷砒秸钥矽幼华章刽刚棺戒侨蛰进增掺杠疙跃目廊殖掏嫡这因歼狡九窑滤褐拂抬茧龙抓受苫上寺痈荷蓉狄拢卜屿扬烁娄渐婴避荔饯禁吧旭笋用淳聚椿逢河趾迂翅漫虞焦漳劫埂缎奇荧漏辨盘佑悟志柑著践左掺雅穗降业尸