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(jiǎn)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(duì)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(jiǎn)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(duì)較長(zhǎng),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(jiǎn)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(rùn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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,大小?ω2lO2A?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(zhǎng)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)圖一張(A1)(機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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,,- 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