牛头刨床课程设计报告.doc

课 程 设 计 报 告 姓名： 学号： 指导教师：一、背景概述牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。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，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，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。牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。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，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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，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，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。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与棘轮机构带动螺旋机构，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，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，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。二、设计方案选用曲柄滑块机构。（1）机构简图如下图（2）机械功能分析 根据机构图可知，整个机构的运转是由原动件1带动的。杆通过滑块2带动滑块3的运动，从而实现刨刀的往复运动。（3）工作性能分析 该机构中原动件1对滑块2的压力角一直在改变。但是原动件1的长度较小，滑块3的半径较大，即原动件1的变化速度对于滑块3的影响不是很大，同时机构是在转速不大的情况下运转的，也就是说，在滑块2作用下的滑块3的速度在切削过程中变化不大，趋于匀速运行。 原动件1在滑块2上的速度始终不变，但是随着原动件1的运转，在一个周期里，滑块3的半径长度由小到大，再变小。而半径的长度是滑块3的回转半径，也就是说，在机构的运行过程中，推程的速度趋于稳定，在刨头回程时，由于扇形齿轮受到齿条的反作用力减小。还有滑块3的回转半径减小，使滑块3的回程速度远大于推程时的速度。即可以达到刨床在切削时速度较低，但是在回程时有速度较高的急回运动的要求。在刨头往返运动的过程中，避免加减速度的突变的产生。（4）机构的传递性能动力性能分析 该机构中所有的运动副都是低副，齿轮接触的运动副对于载荷的承受能力较强，所以，该机构对于载荷的承受能力较强，适于加工一定硬度的工件。同时。滑块3是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载荷的过大而出现机构的断裂。 在整个机构的运转过程中，原动件1是一个曲柄，滑块3只是在一定的范围内活动，对于杆的活动影响不大，机构的是设计上不存在运转的死角，机构可以正常的往复运行。该机构的主传动机构采用导杆机构。滑块3固结于刨头的下方。滑块3的重量较小，运转时产生的惯量也比较小，不会对机构产生一定的冲击，从而不会使机构产生震动。（5）机构的合理性与经济性能分析该机构的设计简单，尺寸可以根据机器的需要而进行选择，不宜过高或过低。同时，齿轮的重量有助于保持整个机构的平衡。使其重心稳定。由于该机构的设计较为简单。所以维修方便。，除了滑块的安装需要很高的精确度外没有什么需要特别设计的工件，具有较好的合理性。三、设计计算（1）滑块位置“2”速度分析，加速度分析取滑块位置“2”进行速度分析。因构件2和8在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.699rad/sA3=A2=2lO2A=6.6990.09m/s=0.6m/s（O2A）取构件2和8的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形则， A4= pa4/v =44.9m/s A4A3= a3a4/v =37.5m/s由速度影像定理求得，B5=B4=A4O4B/ O4A=0.61m/s又 4=A4/ lO4A=1.08rad/s取4构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C=B+CB大小 ? ?方向 XX O4B BC取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行则由图1-4知， C=0.61m/s CB=0.11m/s CB=CB/lCB=0.63（2）加速度分析：取滑块位置“3”进行加速度分析。因构件2和8在A点处的转动副相连，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.699rad/s=22LO2A=6.69920.09 m/s2=4.04m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得： aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B O4B 取4构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5大小 ? ?方向 X CB BC取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm,作加速度多边形.则知, aA4= aA3 =pa4a=1000.02m/s=2m/s2,4= / LO4A=1.48 rad/s2用加速度影象法求得aB5 = aB4 =2.73580/340 m/s2 =4.66 m/s2又 aBCn=bca =35.5ms2四、设计创新点（1）本次设计采用的是摆动导杆机构，当滑块2随着齿轮1做等速的整周旋转运动时，滑块3沿导轨4做来回摆动的速度不同，返回时速度较大，即具有急回特性；（2）可以很好的实现切削功能；（3）切削速度近似均匀且变化缓和平稳，刨削质量比较好；（4）适合于低速轻载的工作情况；（5）由杆件构成尺寸比较小，重量轻，制造简单，维修方便；（6）比较适合于量产，经济效益比较好。五、总结美丽的花朵必须要通过辛勤的汗水浇灌.有开花才有结果,有付出才有收获.通过几天日日夜夜的奋斗，在老师亲切地指导下，在同学们的密切配合下，当然也有自己的努力和辛酸,这份课程设计终于完成了,心里无比的高兴,因为这是我们 努力的结晶。在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的毛病，仅就计算机辅助绘图而言，操作的就远远不够熟练，专业知识也不能熟练应用。但是通过这次实践设计，我觉得我有了很打的提高。其次，通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并初步掌握了一些设计数据的计算方法；再次，自己的计算机绘图水平也有了一定的提高，并对所学知识有了进一步的理解。当然，作为自己的第一次设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，专业知识日益深厚。我在这次设计中感到了合作的力量，增强了自己的团队精神。这将使我受益终生。“功到自然成”只有通过不锻炼,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相信我自己一定能够在锻炼成长.参考文献1.机械运动方案设计手册邹慧君主编. 上海交通大学出版社，20042.机械设计吴克坚，于晓红，钱瑞明主编.北京：高等教育出版社，20033.机械设计龙振宇主编.北京：机械工业出版社，2002 4.机械设计基础（第四版）杨可桢，程光蕴主编.北京：