牛头刨床课程设计说明书.

目录

❖ 1 : 机械原理课程设计内容及要求 1 ❖ 2 ：牛头刨床机构简介及原始数据 1 2-1：牛头刨床简介 1 2-2：机构的要求 1 2-3：牛头刨床设计原始数据 2 ❖ 3 ：机构方案的初步确定 2 3-1：曲柄滑块机构与摆动导杆机构 2

3-2：曲柄滑块机构与扇形齿轮齿条机构 4

3-3：综合评定确定方案 6 ❖ 4 ：机构工艺动作分解及运动循环图 7 ❖ 5 ：主机构尺度综合及运动特性评定 8 5-1：2号位置动态静力学分析 8 5-2：7号位置动态静力学分析 11 ❖ 6 ：电动机功率与型号的确定 13 ❖ 7 : 主机构受力分析 14 7-1：2号受力分析 14 7-2：7号受力分析 15 ❖ 8 ：飞轮转动惯量的计算 16 ❖ 9 ：减速机构以及工作台进给机构的确定 19 9-1：减速机构的确定 20

9-2：工作台进给方案的确定 20 ❖ 10 ：设计心得与体会 22 ❖ 11 ：参考文献 24

一：课程设计题目、内容及其目的

题目：牛头刨床

内容：平面刨削机床运动简图设计及分析，计算刨削机构在指定位置的速度、加速度、受力、绘制位移、速度、加速度曲线、平衡力

矩曲线、等效阻力矩曲线以及等效驱动力曲线。根据上述得到的

数据，确定飞轮转动惯量。

目的：

1：学会机械运动见图设计的步骤和方法；

2：巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的

基本方法；

3：培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综

和能力；

4：培养学生进行机械创新设计的能力。

二：牛头刨床简介,机构的要求及原始数据

1：牛头刨床简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1。电动机经皮带和齿轮传动，经过减速机构减速从而带动曲柄1。刨床工作时，由导杆3

经过连杆4带动刨刀5作往复运动。刨头左行时，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，刨头右行时，刨刀不切削，称空行程，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8通过四杆机构1-9-10-

11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），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0.05H的空刀距离，见图2，b），而空

回行程中只有摩擦阻力。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。

2：机构的要求

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所

设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的

行程要有急回运动的特性，刨削速度尽可能为匀速运动，以及很好

的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功

能。

3：牛头刨床设计原始数据

表2-3 原始数据

(b)

三：机构方案的初步确定

1：曲柄滑块机构与摆动导杆机构

（1）机构简图如下图

图3-1

（2）机械功能分析

该构件中完成主运动的是由杆1、2、3、6组成的四连杆机构，杆4带动该构件中与其铰接的5杆完成刨床的刨削运动。在由杆1、

2、3、6所组成的曲柄摇杆机构中，曲柄1在原动机的带动下做

周期性往复运动，从而连杆4带动滑块5作周期性往复运动实现

切削运动的不断进行。

（3）工作性能分析

从机构简图中可以看出，该机构得主动件1和连杆4的长度相差很大，这就是的机构在刨削的过程中刨刀的速度相对较低，

刨削质量比较好。杆1和杆4 在长度上的差别还是的刨刀在空

行程的急回中，有较快的急回速度，缩短了机械的运转周期，

提高了机械的效率。

（4）传递性能和动力性能分析

杆1、2、3、6所组成的曲柄摇杆机构中其传动角是不断变化传动性能最好的时候出现在A，B，C，D四点共线与机构处

于极位时两者传动角相等该机构中不存在高副，只有回转副和滑

动副，故能承受较大的载荷，有较强的承载能力，可以传动较大

的载荷。当其最小传动角和最大传动角相差不大时，该机构的运

转就很平稳，不论是震动还是冲击都不会很大。从而使机械又一

定的稳定性和精确度。

（5）结构的合理性和经济性分析

该机构多以杆件为主，抗破坏能力较差，对于较大载荷时对杆件的刚度和强度要求较高。会使的机构的有效空间白白浪

费。并且由于四连杆机构的运动规律并不能按照所要求的运动精

确的运行只能以近似的规律进行运动。

2：曲柄滑块机构与扇形齿轮齿条机构

（1）机构简图如下图

图3-2

（2）机械功能分析

根据机构图可知，整个机构的运转是由原动件1带动的。杆1通过滑块2带动扇形齿轮3的运动。扇形齿轮3和与刨头连接的齿条

啮合。从而实现刨刀的往复运动。

（3）工作性能分析

该机构中原动件1对滑块2的压力角一直在改变。但是原动件1的长度较小，扇形齿轮的半径较大，即原动件1的变化速度对于扇

形齿轮3的影响不是很大，同时机构是在转速不大的情况下运转

的，也就是说，在扇形齿轮作用下的齿条的速度在切削过程中变

化不大，趋于匀速运行。

原动件1在滑块2上的速度始终不变，但是随着原动件1的运转，在一个周期里，BC的长度由小到大，再变小。而BC的长度是扇形

齿轮3的回转半径，也就是说，在机构的运行过程中，推程的速

度趋于稳定，在刨头回程时，由于扇形齿轮受到齿条的反作用力

减小。`还有扇形齿轮3的回转半径减小，使扇形齿轮的回程速

度远大于推程时的速度。即可以达到刨床在切削时速度较低，但

是在回程时有速度较高的急回运动的要求。在刨头往返运动的过

程中，避免加减速度的突变的产生。

（4）机构的传递性能动力性能分析

该机构中除了有扇形齿轮和齿条接触的两个高副外，所有的运动副都是低副，齿轮接触的运动副对于载荷的承受能力较强，所以，该

机构对于载荷的承受能力较强，适于加工一定硬度的工件。同

时。扇形齿轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载

荷的过大而出现机构的断裂。

在整个机构的运转过程中，原动件1是一个曲柄，扇形齿轮3只是在一定的范围内活动，对于杆的活动影响不大，机构的是设计上不

存在运转的死角，机构可以正常的往复运行。

该机构的主传动机构采用导杆机构和扇形齿轮，齿条机构。

齿条固结于刨头的下方。扇形齿轮的重量较大，运转时产生的惯

量也比较大，会对机构产生一定的冲击，使机构产生震动。