1、牛头刨床 一、课程设计的目的和任务 1 1、目的、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 2、任务、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
2、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。 具体参数： 1）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即 要有急回运动，行程速比系数在 1.4 左右。 2）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量， 在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀 - 2 - 速运动。 3）曲柄转速在 60r/min,刨刀的行程 H 在 300mm 左右 为好，切削阻力约为 7000N，其变化规律如图 1(b)所示。 二、机构简介与设计数据 1 1、机机构简介构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床， 如图 1(a)。 电动机经皮带和齿轮传动，
3、带动曲柄 2 和固结在其上的凸 轮 8。刨床工作时，由导杆机构 2-3-4-5-6 带动刨头 6 和 刨刀 7 作往复运动。刨头右行时，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，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程， 图 1 牛头刨床机构简图及阻力曲线图 - 3 - 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
4、切削的前后各有一段约 5H 的空刀距离，见图 4-1，b） ，而 空回行程中则没有切削阻力。 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 2 设计数据设计数据 表 1 设计数据 设计内容 导 杆 机 构 的 运 动 分 析 导杆机构的动态静力分析 符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4 单位 r/min mm N mm kgm 2 方 案 60 380 110 540 0.25L04B 0.5L04B 240 50 200
5、 700 7000 80 1.1 64 350 90 580 0.3L04B 0.5L04B 200 50 220 800 9000 80 1.2 72 430 110 810 0.36L04B 0.5L04B 180 40 220 620 8000 100 1.2 - 4 - 三、设计内容 1.1.导杆机构的运动分析导杆机构的运动分析 已知已知 曲柄每分钟的转数 2 n， 各构件尺寸及重心位置， 且刨头导路xx-位于导杆端头 B 所作圆弧高的平分线上 (图 2 所示)。 要求要求 作机构的运动简图， 并作机构两个位置的速度、 加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态 静力分析一起画
6、在 1 号图纸上(参考图例 1)。 设计 内容 飞轮转动惯量的确定 凸轮机构的设计 符号 no z1 Z0 Z1 Jo2 Jo1 Jo Jo max lo9D s 单位 r/min Kgm 2 mm 方 案 0.15 1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 15 125 40 76 10 75 0.15 1440 13 16 40 0.5 0.4 0.25 0.2 15 135 38 70 10 70 0.16 1440 15 19 50 0.5 0.3 0.2 0.2 15 130 42 75 10 65 设计内容 齿轮机构的设计 符号 d0 d0 m12 m01 max 单位 mm 方 案 100 300 6 3.5 20 15 100 300 6 4 20 15 100 300 6 3.5 20 15 - 5 - 曲柄位置图的作法为图2取1和8为工作行程起点和终点所对 应的曲柄位置，1和 7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其 余
