机械原理牛头刨床设计

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1、牛头刨床设计一、设计题目(a)(b)图3-18牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图3－18a。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，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，刨刀切削，称空回行程。此时要求速度较高，以提高生产率。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

2、各有一段约的空刀距离，见图3-18)，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少电动机容量。二、设计数据，见表3-1和表3-2表3-1方案导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析n2lO2O4lO2AlO4BlBClO4S4xS6yS6G4G6PypJS4r/minmmNmmkg.m21603801105400.25lO4B0.5lO4B240502007007000801.1264350905800.3lO4B0.5lO4B20050220800

3、9000801.23724301108100.36lO4B0.5lO4B1804022062080001001.2表3-2方案飞轮转动惯量的确定凸轮机构设计齿轮机构的设计δnO’z1zO’z1’JO2JO1JO"JO’ψmaxlO9D[α]ФФsФ’dO’dO"m12mO"1’αr/minKg.m2ommommo10.1514401020400.50.30.20.2151254075107510030063.52020.1514401316400.50.40.250.21513538701070100300642030.1614401519500.50.3

4、0.20.2151304275106510030063.520三、方案设计及讨论牛头刨床的主传动机构的原动件是曲柄；从动件为刨头(滑块),行程中有急回特性；机构应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的四杆机构是难以实现的。下面介绍几种仅供参考，更多的方案有待读者自行构思。1、如图3-19所示，牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的6杆机构。采用导杆机构，滑块与导杆之间的传动角始终为o，且适当确定构件尺寸，可以保证机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行程速度较高，满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置，可以使压力角尽量小。图3-192、如

5、图3-20所示，牛头刨床的主传动机构采用凸轮机构和摇杆滑块机构。适当选择凸轮运动规律，设计出凸轮廓线，可以实现刨头的工作行程速度较低，而返回行程速度较高的急回特性；在刨头往复运动的过程中，避免加减速度的突变发生(采用正弦加速度运动规律)。刨刀切削工件时，受到较大的切削阻力作用，空程返回时无切削力作用，只须克服惯性力及运动副摩擦阻力。凸轮机构为高副机构，不宜承受较大的载荷。3、如图3-21所示，牛头刨床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。导杆机构如1中所述，扇形齿轮、齿条机构具有精确的传动比，能够承受较大的载荷。扇形齿轮的加工

6、，要求保证一定的精度，工艺上的难度大一些；且扇形齿轮、齿条的中心距要求较高。图3-20图3-214、如图3-22所示，牛头刨床的主传动机构采用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构。曲柄摇杆机构可以满足牛头刨床的刨削工件时，刨刀的速度较低，而刨刀返回时其速度较高的急回特性要求；在刨削过程中，曲柄摇杆机构的从动件摇杆3的压力角是变化的。其它设计方案可由学生自行构思。图3-22四、设计步骤1、设计和选择方案牛头刨床的主传动方案的设计与选择，可根据原始数据和没计要求，并充分考虑各种方案的特点进行。此外，还应考虑以下几个方面的问题：1.1曲柄每分钟的转速；1.2机构的结构实现

7、的可能性；1.3根据所受切削力的大小，机构的传力特性；2、确定设计路线以牛头刨床的主传动方案Ⅰ为例，来说明设计路线。首先，根据所选电动机的转速及曲柄的转速，进行带传动和齿轮传动的参数计算；根据刨头的往复运动并考虑由急回特性的要求，进行导杆机构、连杆滑块机构的设计。由凸轮机构带动棘轮机构，实现牛头刨床的工作台的进给运动。根据原始数据中所给的凸轮设计数据，进行凸轮机构设计。3、设计牛头刨床的导杆机构3.1根据曲柄每分钟转数、各构件尺寸及重心位置，设计出导杆机构的机构运动简图。且刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上(见图4-2)。3.2在完成导杆机构设计的

8、基础上，进行运动分析和动态静力分析(仅考虑刨头和摇杆的惯性力)，包