1、 机械基础课程综合设计机械基础课程综合设计 设计计算说明书设计计算说明书 设计题目 牛头刨床机械系统 - 机械 学院 机自 专业 2 级 班 姓名 学号 完成日期 7 月 11 日 指导教师 杜静老师 第 页 设 计 任 务 书 1.1 设计题目设计题目 牛头刨床机械系统 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
2、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 应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。 1.3 设计条件与要求设计条件与要求 1）刨刀每分钟往复移动的次数可调，最小的每分种往复移动次数为 15 次（第一档） ， 最大为 80 次（第六档） ，共六档，相邻两档每分种往复移动次数之比理论上应相等； 2）刨刀的行程 H=150650mm，可用人工无级调整； 3）刨刀在一定范围内可随小刀架实现手动无级垂直进给； 4）刨刀往复运动的起始位置，在一定范围内可用人工无级调整； 5）工作台自动实现横向进给，且进给量可由人工无级调整； 6）为了提高生产效率，要求
3、刨刀的往复切削运动具有急回特性。当刨刀取最常用行程 （400450mm）时，其行程速比系数 K 控制为 1.42.0； 7）第四档时，刨刀的行程 H 为 400450mm，刨刀的切削力不超过 4200N，刨刀的切 入、切出空行程均为 5%H； 8）许用速度不均匀系数=0.05。 9）工作行程，切削平稳（刨刀切削速度尽可能近似为常数） 。 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，确定传动 系统各轮齿数和模数，画出机构运动简图和转速图； 2）按工艺要求进行协调设计，画出各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
4、法对其中的一个位置加以验 证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移图，速度图和加速度线图； 4）对主执行机构用解析法进行动态静力分析，用图解法对其中的一个位置进行验证， 并根据计算机计算结果，画出机构平衡力矩 Mb 线图和固定支座反力 fi 线图（各构 件的质量，质心的位置和过质心轴的转动惯量由设计者类比确定） ； 5）自选传动部件进行强度、结构设计，画出装配图及部分零件图； 6）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。 第 页 设 计 目 录 一机构的选择一机构的选择 二设计原动件及二设计原动件及传动系统方案传动系统方案
5、 三三系统工作循环图系统工作循环图 四四机构尺度参数确定机构尺度参数确定 五五初定各构件的质量参数初定各构件的质量参数 六六主执行机构的运动分析主执行机构的运动分析 七主执行机构的动态静力分析主执行机构的动态静力分析 八八心得体会心得体会 第 页 设 计 计 算 与 说 明 主 要 结 果 一机构的选择 机构选型的任务是选择主执行机构、辅助执行机构（进刀 机构和调节机构） 。 1.1 主主执行机构的选型执行机构的选型 牛头刨床的刨刀机构为主执行机构， 是要求具有急回特性 的转动为往复移动的机构。 1.1.1 按预期运动转换形式列出所有备选机构 能实现这一动作要求的机构有曲柄滑块机构、 移动导杆
6、机 构、正弦机构、凸轮机构、螺旋机构等。 1.1.2 按机构的优缺点和应用场合筛选备选机构 由于牛头刨床需要传递很大的动力， 而凸轮机构传递动力 小，所以排除了凸轮机构。螺旋机构要受限于机构尺寸，所以 也不宜采用。 简单的四杆机构易造成干涉， 并且力增益也不好， 再加上尺寸也过大，所以经过小组讨论，采用曲柄滑块机构或 者导杆机构的演化机构中的六杆机构。 按照要求我们列出以下 8 中机构作为我们的备选机构 第 页 1.1.3 按工作特点筛选备选机构 上述机构全部具有急回特性，且都可以获得比较均 匀的 切削速度。但是（a）方案与其他方案相比，机构的尺寸比较 大，并且双曲柄容易发生构件和运动间的干涉，并且在 D、B 处传动特性表现比较差，机构的动力特性相对较差，因此排除 之。 （b） 、 （c） 、 （d）三种机构属于同一种机构，都是 2 级
