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牛头刨床设计方案

一、课程设计的目的和任务

1、目的

机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力

的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。

其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基

本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的

具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤

及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和

整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及

查阅和使用文献的综合能力。

2、任务

本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；

对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。并在此基础上确定飞轮转

惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。

二、设计正文：

1、设计题目：牛头刨床

1）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会

运动，行程速比系数在1.4左右。

2）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行

程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。

3）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削

阻力约为8000N，其变化规律如图所示。

2、牛头刨床机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，电动机经皮带和齿轮

传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮

刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复

运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低

并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不

切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采

用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，

凸轮通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构使工作台连同工

件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很

大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离而空回行程

中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，

这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，

以提高切削质量和减小电动机容量。

机构简介与设计数据

1）机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮

传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮

刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复

运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。此时要求速度较低

且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切

削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采

用急回作用得导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，

凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台

连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，

受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整

个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故

需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。2）

设计数据设计数据设计数据设计内容符号单位导杆机构

的运动分析n2r/minL0204L02AL04BLBCL04S4XS6YS6导

杆机构的动态静力分析G4G6NPYPmmJS4kgm21.1mm方Ⅰ

603801105400.250.524050200700700080L04BL04B2

设计内容:

1）导杆机构的运动分析已知：曲柄每分钟转数n2，各构件尺

寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作的圆弧高的平分

线上。要求：做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度

多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在

1号图纸上。曲柄位置图的作法为取1和8’为工作形成起点和终点

对应的曲柄位置，1和7’为切削起点和终点所对应的位置，其余2，

3…12等，是由位置1起顺