牛头刨床机构分析说明书.docx

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牛头刨床机构分析说明书

课程设计说明书

机构分析与机构设计

牛头刨床主体机构

指导教师

学院名称

工程学院

专业及班级

提交日期

2016年6月

答辩日期

2016年6月

1　设计参数的选取

表1　牛头刨床原始数据

转速

48

机架

380

工作行程

310

行程速比系数

1.46

连杆与导杆之比

0.25

180

40

220

620

8000

100

1.2

2　刨削主体机构构型的比较选取

图1　刨床主体机构方案

方案（b）虽具有急回特性，但由于机构运动时，导杆带动的滑动机构会受力不均，短时间工作影响不大，对于生产生活机构是不适合的。

方案（c）导杆一端用曲柄连接，根据K值得计算是不具有急回特性的，但由于生产的需要，急回特性会在工作中使工时缩短，所以最佳方案不是（c）。

方案（a）机构具有确定运动，自由度为F=3n-（2

+

）=3×5-（2×7+0）=1；曲柄为机构原动件，通过曲柄带动摆动导杆和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求；工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足K的要求；传动平稳，冲击震动较小；结构简单合理，制造和维修较容易；无特殊工艺和设备要求，成本较低。

方案确定：

综上所述，选择方案（a）。

3　刨削主体机构的尺寸参数设计

　　导杆摆角：

为使整个过程最大压力角最小即最小传动角最大，刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。

由图解法记得个杆尺寸如图2。

图2图解法求主体各杆尺寸

总结各杆尺寸如下，导杆

，曲柄

，连杆

。

在SolidWorks中进行机构3D建模并装配

图3牛头刨床3D模型

4　刨削主体机构的虚拟仿真分析

4.1质量属性的修改

在动态精力分析中有涉及导杆和刨头的质量等的零件本身的参数，因此分析的第一步是给零件添加质量等。

（1）点开评估中的质量属性

（2）点击覆盖质量属性

（3）根据要求修改导杆的质量属性

（4）同理，修改刨头的质量属性

4.2引力与切削力的添加

修改零件的质量属性后，打开solidworks的插件Motion,增加引力，这样这些质量属性才能表现出来。

图8引力添加界面

这里我取重力加速度是

。

然后我们添加刨床前进时的切削力，点击Motion中添加力的按钮后，进入力的确定界面，选取好合适的参照确定好力的方向。

然后力函数选择线段，点击编辑

图9切削力添加界面

在此之前，我已经计算好刨床进刀与退刀所用的时间，只有进刀时才有切削力的作用，退刀时则为0。

因为刨床在接触工件前后都有0.05H的空刀距离，所以图中除了进刀还有退刀，我特地设置了空刀距离，保证分析的准确。

图10切削力函数界面

4.3动力的添加

最后就在曲柄处添加电机，作为原动力。

图11电机添加界面

、

4.4进行虚拟分析

所有参数确定，就能对机构进行运动计算，并选择参照得到需要的刨头速度、刨头加速度和曲柄的力矩。

图12刨头速度函数图

图13刨头加速度函数图

图14曲柄加X轴方向力矩函数图

图15曲柄加Y轴方向力矩函数图

5　刨削主体机构的拼接

在设计好尺寸参数后，为了验证所得到的参数是否能够应用在实际上，我们去了实验室进行主体机构的拼接实验。

我们是按照1:

1的尺寸去进行拼装。

机构的结构和我们选择的一样，而尺寸虽然有误差，但是误差保证在

之内的。

图16刨削主体机构的实际装配

电机带动小齿轮上的曲柄旋转作为原动力，通过导杆和连杆的传导，使曲柄的旋转运动转化为刨头前后运动，实验十分成功，机构顺利运行，具体运动演示请看附件的视频。

6设计小结

本次课程设计课题是一次对我们大学所有知识的整合与归纳，从设计，到建模，到分析。

将一条完整的机械设计线路呈现给我们。

让我们在毕业工作之前有一个好的锻炼。

设计上运用了图解法，相对起解释法的运算，图解法显得简单很多，再加上AutoCAD的帮助下，更是没难度。

在Solidworks建模时，零件建模要注意零件的放置方向以及各零件之间的尺寸关系。

如果零件建模没有选取正确的放置位置，装配的时候十分麻烦。

而且装配关系也要选择好，减少冗余便于接下来的机构分析。

因为是第一次进行CAE分析，所以一开始我觉得难度很大。

为此我针对Solidworks的CAE模块进行了学习。

功夫不负有心人，理解CAE操作后，便把牛头刨床的运动学与动力学分析做了出来。

很感谢老师给我们这个机会去进行设计。

希望能通过这次的课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练。

从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下良好的基础。

7参考文献

《机械设计》龙振宇主编.北京：

机械工业出版社，2002