牛頭刨床的設(shè)計(jì)說明書【帶裝配圖雙擊提取出來】

西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 機(jī)械子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與分析 牛頭刨床的設(shè)計(jì)說明書 學(xué)校名稱： 西安工業(yè)大學(xué) 設(shè) 計(jì) 者： XXXXXX 學(xué) 號： XXXXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXXXXX 二一年六月十日 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 目錄 機(jī)械子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與分析 . 1 牛頭刨床的設(shè)計(jì)說明書 . 1 摘要 . 3 關(guān)鍵詞 . 3 第一章：緒論 . 3 1）課程設(shè)計(jì)目的 . 3 2）課程設(shè)計(jì)的任務(wù) . 3 3）牛頭刨床簡介 . 4 4）參數(shù)設(shè)計(jì) . 4 第二章：方案設(shè)計(jì) . 5 運(yùn)動要求 . 5 方案（ 1） . 5 方案（ 2） . 6 方案（ 3） . 7 方案確定 . 9 第三章：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 9 1）電動機(jī)選型 . 9 2） V 帶設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 10 3）齒輪校核 . 13 4）支撐件設(shè)計(jì) . 16 5）鍵聯(lián)接的選型與驗(yàn)算 . 19 6）聯(lián)軸器的選擇 . 20 第四章：分析與驗(yàn)證 . 21 第五章：參考文獻(xiàn) . 24 第六章：致謝 . 25 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 摘要 ：牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床， 多用于單件或小批量生產(chǎn)。本文介紹一種牛頭刨床 最大刨削長度 320mm，詳細(xì)完成了牛頭刨床方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 Adams 和 Ansys 分析與驗(yàn)證、裝配圖以及主要零部件。其中詳細(xì)進(jìn)行了刨床電動機(jī)選擇、 V帶選型與校核、齒輪選型與點(diǎn)蝕校核、滾動軸承選型與校核對牛頭刨床推動到最遠(yuǎn)處臂的彎曲進(jìn)行了 Ansys 有限元分析。作為本科生課程設(shè)計(jì)達(dá)到了其目的，完成了書本理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)型。 關(guān)鍵詞 ：牛頭刨床、課設(shè)設(shè)計(jì) 、 Ansys 第一章：緒論 1）課程設(shè)計(jì)目的 課程設(shè)計(jì)目的在于進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決有關(guān) 課程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生對于機(jī)械運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析和設(shè)計(jì)有一個比較完整的概念，具備計(jì)算和使用科技資料的能力。 2）課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 1.設(shè)計(jì)牛頭刨床的參數(shù)，要求包括加工范圍和動力。 2.進(jìn)行至少 2種傳動方案對比的設(shè)計(jì)。 3.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括：電動機(jī)選擇、 V 帶的選擇與校核、齒輪選型并進(jìn)行點(diǎn)蝕校核等等。 4.對牛頭刨床進(jìn)行設(shè)計(jì)并要求運(yùn)用 Adams 和 Ansys 分析與驗(yàn)證。根據(jù)給定的機(jī)器的參數(shù)，在此基礎(chǔ)上對各個機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)動設(shè)計(jì)。 5.繪制 A1 裝配圖、 2 張 A2 主要零件零件圖圖紙、 1張彩印 Adams 或 Ansys 的圖紙；編寫小四 25 頁左右說明書等。 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 3）牛頭刨床簡介 牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。 為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件 刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。 牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡圖 4）參數(shù)設(shè)計(jì) 牛頭刨 床參數(shù)表 名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù) 最大刨削長度 L 320 工作臺上平面 T 形抽寬度 A（按 GB/T158-1996） 14 工作臺最大橫向行程 360 工作臺上平面 T 形摘中心距 80 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 滑枕底面至工作臺上平面的最大距離 300 主電機(jī)功率 (kw) 4 工作臺上平面長度 1 320 最大切削力 （ kN） 3.2 工作臺上平面寬度 b 270 外形尺寸（ mm）刀架最大工作行程 100 工作臺最大承載重 kg 100 第二章：方案設(shè)計(jì) 運(yùn)動要求 （ 1） 刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù) K 要在 1.4左右。 （ 2） 切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運(yùn)動，刨刀行程要在 320mm 左右。 方案（ 1） 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 說明：桿件 1為主動件 方案（ 1）如上圖所示采用偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 1） 結(jié)構(gòu)最為簡單，能承受較大載荷。但其存在有較大的缺點(diǎn)。 2） 由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機(jī)構(gòu)所需活動空間較大。 3） 機(jī)構(gòu)隨著行程速比系數(shù) K 的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。 方案（ 2） 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 說明：桿件 1為主動件 方案（ 2）如上圖所示由凸輪機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊 機(jī)構(gòu)組成。方案特點(diǎn)如下： 1） 凸輪機(jī)構(gòu)雖可使從動件獲得任意的運(yùn)動規(guī)律，但凸輪制造復(fù)雜，表面硬度要求高，因此加工和熱處理費(fèi)用較大。 2） 凸輪與從動件為高副接觸，只能承受較小的載荷，且表面磨損較快，磨損后凸輪的廓線形狀即發(fā)生變化。 3） 由于滑塊的急回運(yùn)動性質(zhì)，凸輪機(jī)構(gòu)受到的沖擊較大。 4） 滑塊的行程 H 比較大調(diào)節(jié)困難，必然使凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角過大，為了減小壓力角，必須增大基圓半徑，從而使凸輪和整個機(jī)構(gòu)的尺寸十分龐大。 5） 需用力封閉或幾何封閉的方法，保持凸輪和從動件始終接觸，使機(jī)構(gòu)復(fù)雜。 方案（ 3） 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 說明：桿件 1為主動件 方案（ 3）如上圖所示 有兩個四桿機(jī)構(gòu)組成。使 ba，構(gòu)件 1,2,3,6 便構(gòu)成了擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，基本參數(shù)為 ba 。構(gòu)件 3,4,5,6 構(gòu)成搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。方案特點(diǎn)如下： 1）為一種平面連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡單，加工方便，能承受較大載荷。 2）具有急回作用，其行程速比系數(shù) 180 +K=180 -，而 1arcsin。 只要正確選擇錯誤 !未找到引用源。 ，即可滿足行程速比系數(shù) k 的要求。 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 3）滑塊的行程 2 s in2CDHL ， 錯誤 !未找到引用源。 已經(jīng)確定 ， 因此只需選擇搖桿 CD 的長度，即可滿足行程 H 的要求。 4）曲柄主動，構(gòu)件 2 和 3 之間的傳動角始終為 90 。搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng) E 點(diǎn)的軌跡位于 D 點(diǎn)所作圓弧高度的平均線上時，構(gòu)件 4 和 5 之間有較大的傳動角，該方案傳力性能良好。 5）機(jī)構(gòu)橫向與縱向運(yùn)動尺寸都不大，比較勻稱合理。 6）工作行程中，能使刨刀的速度比較慢，而且變化平緩，符合切削要求。 7）當(dāng) 1 1 0 , 3 8 0 , 5 4 0 , 1 3 5CD DEa m m b m m L m m L m m 時，得 1 . 4 6 , 3 1 2K H m m構(gòu)件 2 和 3 間的傳動角為 90 ，構(gòu)件 4 和 5 間的最小傳動角min 85.09 ，機(jī)構(gòu)橫向運(yùn)動尺寸為 446.5mm，縱向運(yùn)動尺寸為 540mm?？梢姶朔桨讣庸ず唵?，占面積小，運(yùn)動部分靈活，傳動省力。 方案確定 從以上方案比較中可知，為了實(shí)現(xiàn)給定的刨刀運(yùn)動要求（刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù) K 要在 1.4 左右。切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運(yùn)動，刨刀行程要在 320mm 左右。）， 以采用第（ 3）方案較宜。 第三章：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）電動機(jī)選型 1 選擇電動機(jī)類型 按已知工作條件和要求，選用 Y 系列一般用途的三相異步電動機(jī) 2 選擇電動機(jī)的容量 工作機(jī)所需功率： 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 kWkWPP WW 16.395.0/3/max 傳動裝置總效率： 23 grcb 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得各部分效率如下： V 帶傳動效率 95.0b ，齒輪（ 8 級精度）效率 97.0g ， 一對滾動軸承效率98.0r ，萬向聯(lián)軸器效率 98.0c ； 824.097.098.098.095.0 23 所需電機(jī)功率： kWkWPP w 83.3824.0/16.3/ 查 Y 系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機(jī)額定功率 edP 為 4kW 的 Y112M-4 電動機(jī)。 3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 電機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍 m i n/1800800m i n/)128()32(50 rriinn gbwd 可選同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 和 1000r/min。選用同步轉(zhuǎn)速 1000r/min 的電動機(jī)，查表 10-2 額定功率為 edP 為 4kW 的 Y132M1-6 電動機(jī) ,其滿載轉(zhuǎn)速 min/960 rn m 。 2） V 帶設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 確定計(jì)算功率 caP 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-7 查 AK =1.2 kWkWPKP Aca 60.483.32.1 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 2 選擇 V 帶型號 由 錯誤 !未找到引用源。 和 錯誤 !未找到引用源。 機(jī)械設(shè)計(jì)圖 8-11 選用 A 型 V帶。 3 選擇帶輪 1dd 、 2dd 由表 8-8，查取 A 型帶輪 mmd 75min ，應(yīng)使 min1 ddd ，小帶輪轉(zhuǎn)速較低，選mmd d 1101 。 驗(yàn)算帶速 v smndv d /53.5100060 96011014.3100060 11 帶速在 525m/s 之間， 1dd 選擇合適。 mmidd dd 2751105.212 參考表 8-8 給出的帶輪直徑系列，取 mmd d 2802 。 轉(zhuǎn)速誤差 %5018.0275 275280 4 確定中心距 a 和帶長 dL 查機(jī)械設(shè)計(jì)初定中心距 0a )(2)(7.0 21021 dddd ddadd mmamm 780273 0 初選 mma 4000 帶長 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 mmddddaL ddddd 1430400 )()(22 2122100 查表 8-2 取 mmLd 1400 中心距 mmLLaa dd 3852 00 a 的調(diào)整范圍 mmLaa d 364015.0m in mmLaa d 42703.0max 6 驗(yàn)算小帶輪上的包角 1 1543.57180 121 a DD 大于 120 滿足小帶輪包角要求 7 確定 V 帶根數(shù) 按式（ 8-26） LadArca KKPPPKPPz)( 00 由表 8-4a kWP 03.10 由表 8-4b 查得 kWP 11.00 由表 8-5 查得 93.0aK 由表 8-2 查得 96.0LK 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 代入求根數(shù)公式（ 5-21），得 98.396.093.0)11.003.1( 36.42.1)(00 LadA KKPP PKz 取 z=4 8 確定初拉力 0 minF 查表 8-3 得 A 型 V 帶的單位長度質(zhì)量 mkgq /1.0 ，所以 NqvKzvK PF ca 89)5.2(500 20 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 00minFF 。 9 計(jì)算壓軸力 PF NFzF P 8122s in2 1m i n0 3）齒輪校核 齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級 由表 10-1 選擇小齒輪 40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 280HBS，大齒輪 45 鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS；精度等級為 7 級。 初選 231 z ， 13.31 i ， 99.7113.323112 izz ， 取 722 z ， 傳動比13.32372 i 不變。 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 3 211 )(1232.2HEdZuuKTd （ 1） 確定式中各項(xiàng)數(shù)值： 1） 因載荷有輕微 沖 擊，初選 tK =1.3 2） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 mmNT 953801 3）由表 10-7 選取齒寬系數(shù) ， 1d 4）由表 10-6，選 MPaz E 8.189 5）由圖 10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim ，大 齒輪接 觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 5502lim 。 6）由式 10-13 計(jì) 算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 811 1042.5103008147.3766060 hjLnN 8112 1073.113.3 42.5 iNN 7）由圖 10-19 取解除疲勞壽命系數(shù)， 90.01 HNK； 95.02 HNK 8）計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力。 M PaS K HNHH 540 11lim1 M P aS K HNHH 5.522 22li m2 （ 2）計(jì)算。 1） 試算小齒輪分度圓直徑1td，代入 MPaH 5.522 2 設(shè)計(jì)齒輪參數(shù) 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得： mmZuuKTdHEdt 396.65)(1232.2 3 211 2） 計(jì)算圓周速度 V 。 smsmndv t /29.3/100060 9600.6914.3100060 11 3） 計(jì)算齒寬 b 1 1 6 5 . 3 9 6 6 5 . 3 9 6dtb d m m m m 4） 計(jì)算齒寬與齒高之比。 模數(shù)112 . 7 2 5tt dm m mz 齒高 2 . 2 5 6 . 1 3th m m m 10.67bh 5） 計(jì)算載荷系數(shù)。 查機(jī)械設(shè)計(jì)表得到 1AK 12.1vK 423.1HK 1HK 則 594.1 HHVA KKKKK 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（ 10-10a）得 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 mmmmKKddtt 995.693.1594.1396.65 3311 7)計(jì)算模數(shù) m。 112 .9 2dm m mz 選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mmmn 3 3 幾 何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算分度圓直徑 11 2 4 3 7 2d z m m m 2 3 . 1 3 2 4 7 5 . 1 2z ， 選取 80z 22 8 0 3 2 4 0d z m m m 2） 計(jì)算中心距 12 1562dda m m 3） 計(jì)算齒輪寬度 1 72db d m m 取217 0 , 7 5B m m B m m 4）支撐件設(shè)計(jì) 滾動軸承的選擇計(jì)算 (1)選擇軸承類型和型號 選擇圓錐滾子 軸承 30207。 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-5， 30207 軸承的 kNC r 2.54 ， kNC r 5.630 ， e=0.37,Y=1.6 （ 2） 計(jì)算軸承的徑向載荷。 計(jì)算外力： 圓周力 NNdTF t 2717210.70 9538022 1 徑向力 NNFF ntr 1 0 0 6719310c o s 20t a n2 7 1 7c o st a n 軸向力 NNFF tA 511719310t a n2717t a n 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 軸承受力分析圖 水平面支反力 mmNmmNdFM aa1 7 9 3 9210.70511212 )()( 3213321 LLLFMLFLLF QARH NLL LFMLLLFF RAQH 788)(3233211 NFFFF QRHH 8837951 0 0 678812 垂直方向支反力 3321 )( LFLLF tV NNLL LFF tV 80365155 6527173231 NFFF VtV 191412 合成支反力 NNFFF HVr 1 1 2 5788803 2221211 NNFFF HVr 2 1 5 99991 9 1 4 2222222 (3) 計(jì)算軸承的軸向載荷 NNYFF rs 3 5 26.121 1 2 52 11 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 NNYFF rs 6756.1221592 22 因?yàn)?12 1186 sAs FNFF ， 故軸承 1 壓緊，軸承 2 放松 NFFF Asa 118621 , NFF sa 67522 (4) 計(jì)算動載荷 對于軸承 1 eFFra 05.11125118611 NNFYFXfP arp 2517)11866.111254.0(2.1)( 11111 對于軸承 2 eFFra 3.0215967522 NNFfP rp 259121592.122 （ 5）計(jì)算軸承壽命 因?yàn)?21 PP ，該對軸承的最短壽命為 y e a ry e a rPCnL rh 3528300 1)817.2 2.54(47.37660 10)(6010 310611610 yearL h 1010 故該對軸承壽命足夠。 5）鍵聯(lián)接的選型與驗(yàn)算 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 齒輪周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 6-1 查得平鍵截面mmmmmmLhb 701118 。 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算： 根據(jù)平鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件 pp kldT 102 3 k=0.5h=0.5 11mm=5.5mm,l=L-b=70mm-12mm=52mm,d=64mm, 由表 4-1 查得，MPap 120 pp M P aM P a 7164525.51066.6482 33 所以平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度足夠。 6）聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 mNmNTKT Aca 214.77366.6223.13 ， 轉(zhuǎn)速 min/91.493 rn 和三軸的最小直徑，從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 16-2 查得，采用彈性柱銷聯(lián)軸器 20035014/11248 84484 TGBYAJAHL , 其公稱轉(zhuǎn)矩 mNTn 1250， 許用轉(zhuǎn)速 min/4000 rn 。 由于 nca TT ， 3 nn 可知聯(lián)軸器滿足要求。 西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2007 級課程設(shè)計(jì) 牛頭刨床設(shè)計(jì)說明書 第四章：分析與驗(yàn)證 按照選用的方案設(shè)計(jì)做出的 Adams 分析如下圖所示