机械原理课程设计题目-牛头刨床设计.docVIP

牛头刨床设计

一、工作原理

牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图1为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。

二、设计要求

电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命

（a）机械系统示意图（b）刨头阻力曲线图

（c）执行机构运动简图

图1牛头刨床

10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。

三、设计数据

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

导杆

机构

运动

分析

转速n2(r/min)

48

49

50

52

50

48

47

55

60

56

机架lO2O4(mm)

380

350

430

360

370

400

390

410

380

370

工作行程H(mm)

310

300

400

330

380

250

390

310

310

320

行程速比系数K

1.46

1.40

1.40

1.44

1.53

1.34

1.50

1.37

1.46

1.48

连杆与导杆之比lBC/lO4B

0.25

0.30

0.36

0.33

0.30

0.32

0.33

0.25

0.28

0.26

导杆

机构

动态

静力

分析

工作阻力Fmax(N)

4500

4600

3800

4000

4100

5200

4200

4000

6000

5500

导杆质量m4(kg)

20

20

22

20

22

24

26

28

26

22

滑块6质量m6(kg)

70

70

80

80

80

90

80

70

80

60

导杆4质心转动惯量Js4(kg·m2)

1.1

1.1

1.2

1.2

1.2

1.3

1.2

1.1

1.2

1.2

凸轮

机构

设计

从动件最大摆角ψmax

15°

15°

15°

15°

15°

15°

15°

15°

15°

15°

从动件杆长lO9D(mm)

125

135

130

122

123

124

126

128

130

132

许用压力角

40°

38°

42°

45°

43°

44°

41°

40°

42°

45°

推程运动角

75°

70°

65°

60°

70°

75°

65°

60°

72°

74°

远休止角

10°

10°

10°

10°

10°

10°

10°

10°

10°

10°

回程运动角

75°

70°

65°

60°

70°

75°

65°

60°

72°

74°

四、设计内容及工作量

根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。

根据给定的数据确定机构的运动尺寸。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。

导杆机构的运动分析。将导杆机构放在直角坐标系下，建立参数化的数学模型，编程分析出刨头6的位移、速度、加速度及导杆4的角速度和角加速度，画出运动曲线，并打印上述各曲线图。要求将主程序编制过程详细地写在说明书中。

导杆机构的动态静力分析。通过建立机构仿真模型，并给系统加力，编制程序，打印外加力的曲线，并求出最大平衡力矩和功率。

凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro、机架lo2o9和滚子半径rr），并将运算结果写在说明书中。将凸轮机构放在直角坐标系下，编制程序，求出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。

编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。