1、1 题目要求题目要求 如下图所示牛头刨床的功能简图。 刨刀水平作往复直线运动， 切削安装在工作台上的工 件。刨刀每切削一次，工作台沿着刨刀运动的水平垂直方向进给 0.3，0.4，0.5mm/次，分 3 档 2 题目解答题目解答 2.1 工艺动作分析工艺动作分析 由设计题中牛头刨床的功能可得， 牛头刨床加工平面 （槽） 时由两个工艺动作协调完成。 即刨刀每刨削一次，工作台沿着刨刀运动水平垂直方向（上下垂直方向）进给一定的距离， 为了避免两个动作发生干涉，工作台沿着刨刀运动的水平垂直方向（上下垂直方向）移动， 必须在刨刀切削运动完成后在退刀运动时进行； 为了避免工作台的进给与退刀时刀具产生干 涉，
2、刀具装有自动弹起装置。据此，可以画出牛头刨床的运动循环图。 刨刀 工作行程（切削） 空回行程 工作台 停止 进给 停止 2.2 运动功能分析及运动功能系统图运动功能分析及运动功能系统图 动机及其运动形式分析 一般情况下，牛头刨床是在工厂车间使用。在工厂车间里的设备大多是电动机，具有连 续回转的运动特点。由题知电动机转速 n=1420r/min，因此牛头刨床原动机的运动功能单元 符号表达如图。 机械传动部分及其运动形式分析 根据牛头刨床使用功能描述，牛头刨床每分钟切削 102,126,158 次，一般原动机转速要 远大于这个值。因此需要减速，即传动比 i1，也就是说，机械传动部分应具有传动缩小功
3、 能，把一个转速较大的输入传动转换为转速较小的输出运动，其运动功能单元符号如图。 过载保护及其分析 金属加工机床的原动机与传动部分之间通常会加载一个过载保护单元，以便在过载时保 护机床免于损坏。多数情况下，这一过载保护单元同时还有减速功能，表达符号如图。 滑移齿轮变速机构及其分析 在过载保护与机械传动输出之间 ，要实现牛头刨床每分钟切削 102，126，158 次，要 采用有级变速。由于电机转速为 1420r/min。为了输出转速达到要求的值则传动比为： 99.8 158 1420 27.11 126 1420 92.13 102 1420 3 2 1 z z z i i i 过载保护系统的传
4、动比为 3.21，让传动比为92.13 102 1420 总 i，经过过载保护后， 33.4 21.3 92.13 i ，机械传动部分采用两个变速齿轮使其转速降至 102r/min。得： 08.233.4 传动 i 综上，1420r/min 的转速经过带传动和和机械传动部分降至 102r/min，而之前采用齿轮变速 的传动比为： 35.1 08.221.3 99.8 69.1 08.221.3 27.11 08.2 08.2 33.4 3 2 1 i i i 于是，传动的有级变速如图所示： 刨刀的执行机构及其运动形式分析 牛头刨床刨刀的运动形式为连续往复直线运动，而刨刀运动执行机构的主动件运动
5、应该 是前面机械传动部分的输出转动， 因此刨刀运动执行机构应该是具有将连续转动转换成往复 连续直线运动的功能，其功能图如图： 为了得到滑枕的运动，可采用如上图的运动功能单元，其实现的运动功能系统图如图 运动分支及其分析 原动机只为牛头刨床提供了一个驱动运动，而牛头刨床有刨刀和工作台两执行运动 需要驱动，在机械传动功能单元之后加一个分支功能单元，把一个输入运动分成三个输 出运动，其运动功能符号如图所示： 这里三个运动，有两个运动时同方向的，另一个是垂直方向的。将滑枕与水平垂直 方向移动定位同方向，上下移动定为垂直方向。 工作台及其运动形式分析 由牛头刨床使用功能描述可知，牛头刨床工作台运动形式为
6、间歇单向直线运动。下面， 由于牛头刨床有工作台水平垂直方向和上下垂直方向进给，为避免重复，以水平垂直运 动为例。 1) 首先得运动分支输出的一个转动转换为摆动，其功能单元符号如图所示 2) 然后将该功能单元输出的摆动转换为间歇运动，其功能单元如图： 3) 一般情况下， 间歇运动机构所输出运动每次转动的角度较小， 为了得到较大的间歇运动 角，可通过放大功能单元放大间歇运动转角，其运动功能单元符号如图。 4) 最后，工作台要实现单向移动，需要把输出转动转化为单向运动，其运动功能单元符号 如图。 牛头刨床实际功能系统图： 2.3 系统运动方案拟定系统运动方案拟定 图表 1 电机替代运动功能单元 1 能够实现这一功能单元的载体有：三相交流电动机，步进电机，交流伺服电机液压马达 等，一般情况下，工厂采用的普通机床都用三相交流电动机。因此，牛头刨床也用三相交流 电动机为原动机，额定转速为 1420r/min。 图表 2 带传动替代运动功能单元 2 能够实现该功能的运动单元有：带传动，摩擦轮传动，安全联轴
