1 機械原理課程設(shè)計任務(wù)書之一 一、設(shè)計題目 牛頭刨床 二、工作原理與結(jié)構(gòu)組成 牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。 為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件 刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。 三、設(shè)計對象 D S5 A 2 4 B 3 1 E C 5 6 150 50 250 S3(導(dǎo)桿中點） 圖 2 設(shè)計對象 圖 1 牛頭刨床外形圖 2 牛頭刨床是一個復(fù)雜的系統(tǒng) ，需要結(jié)合課程設(shè)計的特點，將設(shè)計對象進行簡化。如圖 2 所示，課程設(shè)計 要求對 實現(xiàn)刨刀往復(fù)運動的主執(zhí)行機構(gòu)（由連桿機構(gòu)組成）和 驅(qū)動工作臺實現(xiàn)間歇移動的執(zhí)行機構(gòu) （由凸輪機構(gòu)組成） 進行運動學(xué)尺度設(shè)計和運動學(xué)、動力學(xué)性能分析 。圖中給出了 切削力作用點 、導(dǎo)桿質(zhì)心 S3、滑塊質(zhì)心 S5相對 于 鉸鏈 E 的位置?？晒┻x擇的主執(zhí)行機構(gòu)方案如圖 3 所示。 圖 5 為牛頭刨床系統(tǒng)圖。 四、設(shè) 計要求及設(shè)計參數(shù) 要求主執(zhí)行機構(gòu) 工作行程切削平穩(wěn) 、壓力角較小 。 進給機構(gòu)壓力角不超過許用值。設(shè)計參數(shù)如表 1 所示。 表 1 牛頭刨床設(shè)計參數(shù) 題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 主執(zhí)行機構(gòu) 曲柄轉(zhuǎn)速 n1 48 49 50 52 50 48 47 55 60 56 機架 LAC 380 350 430 360 370 400 390 410 380 370 刨刀行程 H 310 300 400 330 380 350 390 310 310 320 行程速比系數(shù) K 1.46 1.40 1.40 1.44 1.53 1.34 1.50 1.37 1.46 1.48 連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD 0.25 0.28 0.30 0.27 0.30 0.28 0.27 0.25 0.28 0.26 工作阻力 F(N) 4500 4600 4700 4000 4100 5200 4200 4000 6000 5000 導(dǎo)桿質(zhì)量 m3(kg) 20 20 22 20 22 24 26 28 26 22 導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動慣量JS3(kgm2) 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 1.2 滑塊質(zhì)量 m5(kg) 70 70 80 80 80 90 80 70 80 60 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 方案 5 方案 6 圖 3 主執(zhí)行機構(gòu)參考方案 3 進給機構(gòu) 從動件最大擺角 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 凸輪從動件桿長(mm) 125 135 130 122 123 124 126 128 130 132 推程許用壓力角推程 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 回程許用壓力角回程 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 滾子半徑 rr(mm) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 刀具半徑 rc(mm) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 刨刀阻力曲線如圖 4 所示。刨刀在切入、退出工件時均有 0.05H 的空載行程。 圖 5 牛頭刨床系統(tǒng)圖 0.05H 0.05H H S Fmax F 圖 4 刨刀阻力曲線 4 五、設(shè)計任務(wù) 1）完成各執(zhí)行機構(gòu)的選型與設(shè)計計算，選擇原動機，擬定機械傳動方案，確定 各級 傳動比 ，畫出機構(gòu)運動簡圖 及 機械系統(tǒng)傳動方案設(shè)計圖 （如圖 5 所示）。 2）按工藝要求進行 執(zhí)行系統(tǒng) 協(xié)調(diào)設(shè)計，畫出執(zhí)行機構(gòu)的工作循環(huán)圖； 3）對主執(zhí)行機構(gòu)用解析法進行運動分析，用相對運動圖解法對其中的一個位置加以驗證，并根據(jù)計算機計算結(jié)果畫出刨刀位移 線 圖，速度 線 圖和加速度線圖； 4）用圖解法對主執(zhí)行機構(gòu)的一個位置進行動態(tài)靜力分析； 5）用解析法對控制工作臺橫向進給的凸輪機構(gòu)進行運動分析； 6）用圖解法繪制控制工作臺橫向進給的凸輪機構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線； 7） 根據(jù)機電液一體化策略和現(xiàn)代控制（包括計算機控制）理論，大膽提出一種或一種以上與該機現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計不同的創(chuàng)新設(shè)計 方案 。 六、提交材料 1） 設(shè)計計算說明書一份（含解析法計算結(jié)果與相應(yīng)線圖）； 2） 1 號圖一張（主執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖及運動分析和動態(tài)靜力分析）； 3） 3 號圖一張（凸輪機構(gòu)運動簡圖和運動循環(huán)圖）； 4） 3 號圖一張（機械系統(tǒng)傳動方案設(shè)計圖） 。 參考資料 1 孟憲源，姜琪 . 機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2003 2 黃茂林，秦偉 . 機械原理 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2002 3 申永勝主編 . 機械原理教程 （第 2 版） . 北京：清華大學(xué)出版社， 2005 4 王三民主編 . 機械原理與設(shè)計課程設(shè)計 . 北京：機 械工業(yè)出版社， 2005 5 裘建新主編 . 機械原理課