1、 机械机械原理原理课程设计课程设计 设计计算说明书设计计算说明书 设计题目 牛头刨床 机械原理课程设计 - 1 - 设 计 任 务 书 1.1 设计题目设计题目 牛头刨床 1.2 牛头刨床简介牛头刨床简介 牛头刨床是加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，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（执行构件之二）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
2、降功能，以适应不同高度的工件加工。 1.3 设计要求设计要求及设计参数及设计参数 要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设 计参数如表 1 所示。 表表 1 牛头刨床设计参数牛头刨床设计参数 主执行机构 曲柄转速 n1 50 机架 LAC 430 刨刀行程 H 400 行程速比系数 K 1.40 连杆与导杆之比 LDE/LCD 0.30 工作阻力 F(N) 4700 导杆质量 m3(kg) 22 导杆转动惯量 JS3(kgm2) 1.2 滑块质量 m5(kg) 80 进给机构 从动件最大摆角 15 凸轮从动件杆长(mm) 130 推程许用压力角推程 40 回程
3、许用压力角回程 50 滚子半径 rr(mm) 15 刀具半径 rc(mm) 0.08 刨刀阻力曲线如图 4 所示。刨刀在切入、退出工件时均有 0.05H 的空载行程。 机械原理课程设计 - 2 - 图 2 牛头刨床系统图 0.05H 0.05H H S Fmax F 图 1 刨刀阻力曲线 机械原理课程设计 - 3 - 1.4 设计任务设计任务 1）完成各执行机构的选型与设计计算，选择原动机，拟定机械传动方案，确定各级传 动比，画出机构运动简图及机械系统传动方案设计图； 2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工作循环图； 3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解法对其中的
4、一个位置加以验 证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移线图，速度线图和加速度线图； 4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析； 5）用解析法对控制工作台横向进给的凸轮机构进行运动分析； 6）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线； 7）根据机电液一体化策略和现代控制（包括计算机控制）理论，大胆提出一种或一种 以上与该机现有传统设计不同的创新设计方案。 机械原理课程设计 - 4 - 设 计 目 录 主执行机构分析 原动机的选择 传动系统设计 主执行机构运动分析 主执行机构动态静力分析（图解法） 附录一 附录二 机械原理课程设计 - 5 - 设 计 计 算 与 说
5、 明 主 要 结 果 主执行机构分析： 之所以选择此方案，是因为它的最大压力角比 较小， 不会出现压力角为 90的情况，不会出现死 点。 此外， 它是一个级基本杆组， 并且结构简单， 构件数和运动副数目都比较少。 由左右极限位置处假设曲柄与摇杆垂直，由行 程比系数 K=1.4,可知极位夹角=30，进而可算 出在两极限位置摇杆所夹锐角为 30，又中心距 AC=430mm,可知曲柄的长度 LAB=110mm。再根据导杆 DE与摇杆CD的比值为0.30， 通过一系列假设验算， 最后去导杆 DE 的长为： 230mm， 摇杆的长为： 773mm 原动机的选择： 1. 确定机构效率 LAB=110mm
6、LDE =230mm Ly=800mm LCD=773mm LAC=430mm 机械原理课程设计 - 6 - （1） 主执行机构的效率估计为 85% （2） 我们小组拟定选择用一组皮带轮， 两对啮 合齿轮作为变速机构。皮带轮效率约为 95%，齿轮传动效率约为 97 因为各级均为串联， 85%*95%*97%*97%=75.98% 2. 确定原动机 （1） 最大输出功率 P=F*vmax=3915.1W （2） 最小输入功率 P=3915.1/75.98%=5152.80w （3） 由于原动件运动类型为连续回转， 我们选 择交流异步电动机为原动机；且根据 p ， 确定其输出功率为 5.5kw,转速 960r/min 传动系统设计： 1. 总传动比 i0=输入转速/输出转速=960/5019.2 2. 皮带轮传动比 i:由于皮带轮具有过载保护，其 传动比不宜过大，选择其传动比为 2，主轮 D1=100mm 副轮 D2=200mm 机械原理课程设计 - 7 - 3. 齿轮传动比：i: i=i0/i=9.6
