牛头刨床主体机构说明书

图2牛头刨床的主体结构

课程设计的内容包括：

1）牛头刨床主传动系统总体传动方案的设计

构思一个合理的传动系统。它可将电机的高速转动（1440转/分）变换为安装有刨刀的滑枕5的低速往复移动（要求有三挡速度：60，95，150次/分）。其中，将转动变为移动的装置（主体机构）采用图2所示的连杆机构。在构思机构传动方案时，能做到思路清晰，各部分的传动比分配合理，最后在计算机上绘出主传动机构的原理示意图。

2）牛头刨床主体机构的尺度综合

给定条件：刨头的最大行程H=500mm，行程速比系数k=2，各滑块的长度均为100mm，要求合理确定主体机构的其它尺度参数。

3）牛头刨床主体机构的运动分析

根据已定出的主体机构的尺度参数，按曲柄处于最低转速、滑枕处于

最大行程的工况对主体机构进行运动分析。设各具有旋转运动的构件对x轴的转角分别为iiθ,(为旋转构件的标号），相应的角速度和角加速度分别为ωi,εi；用解析法求出当曲柄转角θ1从刨刀处于最右侧时起，沿逆时针方向转动每隔100计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置、角速度、角加速度及刨刀的位置刀s（以最

右点为零点）、速度刀v和加速度刀a，应用计算机在同一幅图中绘出刨刀的位移曲线、速度曲线和加速度曲线，并分析计算结果的合理性。

4）牛头刨床主体机构的受力分析

设摆杆3的质心在其中点处，质量为40kg，摆杆3对质心的转动惯量为3kg.m2；滑枕5的质量为50kg，质心在E点处；其余构件的质量和转动惯量以及运动的摩擦忽略不计。假定刨刀在空回行程不受力，在工作行程中

所受的阻力为水平力，其大小见图3，作用点在滑枕下方100mm 处。用解析法求出机构处于不同位置时应加在曲柄上的驱动力矩TN 以及各运动副的约束总反

力的大小和方向。

表1

表2

2、刨削主体机构构型的比较选取

方案2虽有急回特性，但由于机构运动时候，导杆带动的滑动机构会受力不均，短时间工作影响不大，对于生产生活机构不是很合适的。 方案3导杆一端都用的曲柄连接，根据K 值得计算是不具有急回特性的，但是由于生产的需要，急回特性会在工作是工作时间缩短。 方案1机构具有确定运动，自由度为F=3n-(2P1+Ph)=3×5-(2×7+0)=1,曲柄为机构原动件；通过曲柄带动摆动导杆机构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；工作性能，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，可满足任意行程比系数K 的要求，传递性能，机构传动角恒为90度，传动性能好，能够承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；传动平稳，冲击震动较小；结构简单，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易；无特殊工艺和设备要求，成本较低。 方案确定：

综上所述，所以选择方案1。

3、刨削主体机构的尺寸参数设计

由表知道转速n 2=50r/min ，机架L o2o4=370mm ，工作行程H=380mm,行程速比系数K=1.53，连杆与导杆之比L BC /L o4B =0.3,

可计算得出数据：

极位夹角 ︒=+⨯=+71.371

53.11-53.11801K 1-K ×180=θ

导杆长度 92.587855.18sin 123802

sin 12H L 4BO =⨯=⨯=θmm 连杆长度 376.17692.5873.0L 3.0L 4BO BC =⨯==mm

曲柄长度 57.119855.18sin 3702sin L L 42O 2AO =⨯=⨯=θ

O mm 计算得出刨床导轨与铰链O4的安装距离至少为587.92×cos18.855=556.3719mm,为使整个过程最大压力角最小，刨床导轨位于导杆端点B 所作圆弧高的平分线上，所以选取580mm 。 刨床导轨上的滑块的行程为587.92×2sin18.855=380mm 。

4、刨削主体机构的虚拟仿真分析

在一个工作周期内刨头的速度曲线图如下所示

图1

速度曲线图

由图可知速度的最大值V max =13.79m/s

图2

位移曲线

加速度曲线图

由图可知加速度的最大值为a max=7.57m2/s

在一个工作周期内曲柄的平衡力矩如下图所示切削阻力设置

图3

曲柄平衡力矩图

5、刨削主体机构的拼接0.25

6、设计小结

这次课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不仅仅是挑战新的知识，还有就是需要很大的耐性，在建模到装配的过程中，由于

对滑块机构配合不熟悉，在Motion分析时一直提示我装配冗余，后来通过找网上教程，终于解决这个问题。通过这次作业，使我发现自己所掌握的知识是如此的缺乏，这就是为什么理论需要实践相结合才能更好地收获知识，并且一点一滴地解决问题，在解决问题的过程中，自己的能力在快速地提升，我明白这都是一些比较简单的专业知识的运用，如果想在今后步入社会，参加工作后胜任自己期望的工作，就应该在现在的日常学习生活中，尤其是专业方面更努力。

7、参考文献