1、牛头刨床主传动课程设计芜 湖 职 业 技 术 学 院Wuhu Institute of Technology课 程 设 计题 目 机械设计课程设计 牛头刨床主传动机构设计 姓 名LX 学 号 150 学 院 机械工程学院 年 制 三年制 专 业 机械设计与制造 班 级 机制15（2） 2016 年 6 月 20 日芜 湖 职 业 技 术 学 院课 程 设 计 任 务 书2015 2016 学年 机械工程 学院 机械设计与制造 专业编号1501学生LX 1.设计题目：机械设计课程设计 牛头刨床主传动机构设计2.原始资料：牛头刨床传动系统设计任务书一、牛头刨床简介牛头刨床是加工中小尺寸的平面或直槽
2、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。二、设计内容1.运动方案设计和选择；2.执行机构的尺寸设计；3.轮系传动比设计计算；原始数据：方案123456789刨枕往复运动（次/min）484950525048475560机架lO2O4(mm)38035043
3、0360370400390410380工作行程H(mm)310300400330380250390310310行程速比系数K1.461.401.401.441.531.341.501.371.46连杆与导杆之比lBC/ lO4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.28横向进给量0.333.3十档可调电机转速（r/min）1450我们小组选择第7组数据三、设计要求及设计参数要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计参数如表1所示（以第3组数据为例）。刨床主传动机构参考示意图如图1所示。刨刀阻力曲线如图2所示。刨刀在切入、退出工件时均有
4、0.05H的空载行程。表1 牛头刨床设计参数主执行机构曲柄转速n150机架LAC390刨刀行程H390行程速比系数K1.50连杆与导杆之比LDE/LCD0.33工作阻力F(N)4700导杆质量m3(kg)22导杆转动惯量JS3(kgm2)1.2滑块质量m5(kg)80进给机构从动件最大摆角15凸轮从动件杆长(mm)130推程许用压力角推程40回程许用压力角回程50滚子半径rr(mm)15刀具半径rc(mm)0.08图1芜湖职业技术学院Wuhu Institute of Technology课程设计说明书设 计 题 目机械设计课程设计牛头刨床主传动机构设计学 院 机械工程学院 专 业 机械设计与
5、制造 学 号 及 姓 名指导教师 姓 名2016 年 6月摘要通过几周的学习，让我懂得牛头刨床的结构和作用，牛头刨床是用于加工小尺寸的平面，多用于单件或小批量生产，是一种刨削或加工平面的机床。这也是机械原理课程设计的一个重要环节。这次课程设计是分组完成的，不仅让同学们知道团结，也要懂得知识的互用。培养同学的团队合作精神。这次设计是对以前所学知识的巩固和加深，也培养同学的设计经验。让我的学习进一步提高，这将使我受益终生。第一章运动方案设计和选择1.1 运动方案设计和选择；1.1.1运动方案设计设计计算与说明主要结果方案一：此方案结构简单，不会出现死点，由行程比系数k=1.5，极位夹角=36，进而
6、可算出在两极限位置摇杆所夹锐角为36，又中心距LDD=390mm,可知曲柄的长度LAF=126.7mm=180x （k-1/k+1）=36LAF=LAB/tan18=126.7比例 1：10LAB=390mmLAF=126.7mmSmax=390mm=36mm设计计算与说明主要结果方案二：此方案因为它的压力角较小不会出现压力角为90的现象，此外它结构简单构件数和运动副比较少。由左右极限位置处假设曲柄与摇杆垂直，由行程比系数k=1.5，极位夹角=36，算出在两极限位置摇杆所夹锐角为36，又中心距LAB=390mm,可知曲柄的长度LAF=120mm。根据导杆CD与BC比值为0.33算出LCD=20
7、8mm,摇杆长BC=632mm=180x （k-1/k+1）=36LAF=LAB/sin18=120mmLCD=LBC x 0.33=208mm比例 1：10LAB=390mmLAF=120mmLCD=208mmLBC=632mm=36mm设计计算与说明主要结果方案三：此方案中通过曲柄CD转动带连杆DAE旋转再由连杆DAE带动摆杆BE摆动，然后通过FG带动牛头刨往复运动，此机构虽然可驱使牛头刨往复运动，但其体积较大且摆杆较长，容易导致螺杆弯折。=180x （k-1/k+1）=36LCD=LAC/sin18=121mmLFG=LBF x 0.33=820mm比例 1：10LEG=820mmLAB
8、=390mmLBF=2485mmLCD=121mm=36mm1.1.2 运动方案的选择设计计算与说明主要结果如图V所示此为主执行运动简图最终选择此方案是因为它的最大压力角较小，不会出现死点，此外它是一个II级基本杆组，并且结构简单，构件数和运动副数目较少。比例 1：10LDD=390mmLAB=132mmLDE=208mmLCD=631mm=36mm第二章凸轮机构的设计2.1凸轮的数据参数2.1.1凸轮基本参数：基圆半径 rb=90.000 mm滚子半径 rt=15.000 mm中心距 a=180.000 mm摆杆长 L=130.000 mm凸轮转速 n=50.000 rpm刀具半径 rc=0
9、.080 mm2.1.2 运动规律选择：（中速中载）推程运动规律:等加速等减速回程运动规律:等加速等减速2.1.3.运动规律参数：最大摆角 =15.000推程角 1=60.000远停角 2=0.000回程角 3=60.000近停角 4=240初始角 0=27.7962.1.4包络类型：内包络2.1.5设计方向：逆 向2.1.6.凸轮理论轮廓数据：转角（） 角位移（）000 00.00015 02.72030 09.32045 12.24060 15.00075 12.24090 09.32105 02.72120 00.00=15/11mm =1.36/mm2.2凸轮机构的设计2.2.1凸轮轮
10、廓曲线:设计计算与说明主要结果1.基圆半径定为90mm，中心距定为180mm，目的是使得基圆半径不会超过AB的长度，即110mm，并且这样使得推程最大压力角较小。此时的推程最大压力角为25.033，回程最大压力角为34.957。使得最大压力角均在许用压力角范围内。2. 推程角与回程角为60，主要是考虑到刨刀回程为150，则推程角与回程角之和不能超过150。图VII2.2.2从动件运动角位移曲线设计计算与说明主要结果图VII2.2.3机构工艺动作分解及运动循环图设计计算与说明主要结果（1）机构工艺工作：牛头刨床的主运动为电动机变速机构摇杆机构滑枕往复运动；牛头刨床的进给运动为电动机变速机构棘轮进
11、给机构工作台横向进给运动。（2）机构运动循环图图VIII 第三章轮系的传动比计算3.1轮系的设计3.1.1 传动系统设计总传动比i0 = 输入转速/输出转速 = 145/47 =30.93.1.2 总带轮传动比由于皮带轮具有过载保护，其传动比不宜过大，选择其传动比iv=3，主动轮D1=100mm ，从动轮D2=200mm3.1.3 齿轮传动比iz = i0/I =10.3iz= （Z4 x Z2）/（Z1x Z3）=10.3设计m=5 ；z1=30；z2=60；z3=20；z4=1033.1.4 传动系统图第四章执行机构的尺寸设计4.1执行机构的尺寸设计4.1.1 主执行机构运动简图比例 1：
12、104.1.2 执行机构数据计算设计计算与说明主要结果LAB=LACxsin18=132.88mmLDE=LBCx0.33=208.24mmLCD=H/2 /2 x sin（/2）=631.03mm=180x（k-1/k+1）=36ly = LBC LBC-LBCxCOS（/2）/2= 1/2LBC+ 1/2LBC COS（/2）= 1/2LBC1+COS（/2）=1/2 x 632 1+COS（/2）=616LAC=430mmLDD=390mmLAB=132mmLDE=208mmLCD=631mmLy=616mm=36mm4.1.3 刨刀阻力曲线0.05H=390x0.05=19.5第五章棘
13、轮机构的设计5.1棘轮机构的设计5.1.1棘轮的基本参数1.牛头刨工作台进给丝杆为单螺旋P=12mm2.刨床的水平进给量l=0.33 3.33mm5.1.2确定棘轮齿数Z并选择齿形由于采用棘轮机构带动丝杆实现工作台的间歇进给运动，根据工作台最小进给量Lmin螺旋副关系式Lmin=min np/2棘轮最小转角min=2lmin/npZ= 2/min = np/lmin =1x12/0.33=36.取棘轮齿数Z=36由于刨床要求工作台能够正反向进给故选择棘轮的齿形为矩形5.1.3棘轮的最大转角max由于棘爪拨动棘轮转一个齿，丝杆带动工作台进给lmin = 0.33mm，因此实现最大进给量lmax=
14、3.33时，棘爪每往复一次拨动的最多齿数k=lmax/lmin = 3.33/0.33 = 10所以 max = 360 x k/z = 360 x 10/36 = 1005.1.4几何尺寸计算1.参考同类机床，选取模数m=2mm，棘轮齿顶圆直径为da= mz = 2x36 =72（mm）2.参考书选取齿高h= 2.0mm，对于双向传动，该齿槽深度太浅，可采用加大齿顶圆和减少齿根圆的方法弥补取 da= 74mm h=3.3mm5.1.5棘轮和棘爪的工作图第6章结论与展望6.1结论这次课程设计，由于没有设计经验，开始不知从何下手。但是通过指导老师和同学的帮助下，顺利完成了课程设计。不仅加深和巩固
15、了以前的知识，而且让我明白学习的重要性，课程设计让我知道自己还有很多知识不明白，自己需要学习的东西还很多，在以后的学习中，都应该好好学习，提高自己的知识素养。再次感谢指导老师和同学的帮助。 6.2展望 牛头刨床在当今社会中技术已经基本成熟，此次课程设计对于我来说是一次很好的实践机会，从中学习到很多知识，牛头刨床在当今机械化发展中必不可少，这次学习在以后的工作中也将大有用处，让我看到我美好的未来。参考文献孙恒，陈作模 机械原理 六版 2011 张策 机械原理与课程设计 上册 2004.9郭仁生 机械设计基础 北京清华大学出版社 2001.32-117致谢 本次课程设计已经基本完成，感谢杨群老师的悉心指导，在设计中遇到的问题，杨群老师耐心的解答，我相信，这次课程设计将是我大学时光不可磨灭的美好的记忆，同时也培养了我表达和归纳总结的能力。同时，也要感谢帮助过我的同学，在我遇到难题时，帮助我解决问题，他们就是我学习的方向，今后，我会向他们学习LX2016年6月
