毕设-牛头刨床机构的分析与综合 .pdfVIP

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已知：电机的功率W=5.5KW,电机的高速转动（960转/分）牛头刨床曲柄转速50r/min,工作行程

310mm,行程速比系数1.46.连杆与导杆之比LDE/LCD=0.25曲柄与水平线的夹角120°

设计要求：

电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃D点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日

一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为

最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等

加速等减速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。

1、确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。

2、选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。

3、传动装置中的传动零件设计计算。

4、绘制传动装置中减速器装配图一张（A0）。

5、绘制减速器箱体、齿轮及轴的零件图各一张（A1）。

6、编写设计计算说明书一份。完成以上工作后准备机械设计部分的答辩。

牛头刨床机构的分析与综合

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、工作原理与结构组成

牛头刨床的简介

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。

图1为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完

成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切

削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工

作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在

垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。

图1

三、设计方案的确定

方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。一是由于执行

件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大；二是机构随着行程速比系数K的增大，

压力角也增大，使传力特性变坏。方案（b）由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。该方案在传力特性和

执行件的速度变化方面比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD中，随着行程速比系数K的增大，机

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构的最大压力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方案（a）更大。

（C）方案（c）由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（b）的缺点，传力特性好，机

构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。

比较以上三种方案，从全面衡量得失来看，方案©作为刨削主体机构系统较为合理。

四、减速方案的确定

1.构思一个合理的传动系统。它可将电机的高速转动（960转/分）变换为执行机构的低速转动。构思机构传动

方案时，能较为合理地分配各部分的传动比，最后绘出机构传动示意图。

齿轮箱中齿轮的齿数Z1=10；Z2=20；Z3=10；Z4=20；

根据传动比i14=所有从动轮的齿数积/所有主动轮的齿数积

所以i14=20x20/10x10=4

所以总的传动比i=4X4=16

符合条件要求

五、确定传动机构的尺寸

已知条件：刨刀的行程H=310m