牛头刨床主传动机构设计
机械原理课程设计牛头刨床主传动机构设计
课程设计说明书题目牛头刨床主传动机构设计课程名称机械原理课程设计二级学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级 2014级学生姓名 xxx学号 xxx设计地点 D105指导教师 xxx设计起止时间：2016年6月20日至2016年6月26日目录一、牛头刨床的工作原理 (1)二、设计任务与要求 (2)（一）设计任务 (2)（二）设计要求 (2)三、连杆机构对比 (3)（一）方案a (3)（二）方案b (3)（三）方案c (3)四、连杆机构设计 (4)（一）导杆机构尺寸 (4)（二）机构简图 (4)五、连杆机构的运动分析 (5)（一）速度分析 (5)（二）加速度分析 (7)六、凸轮机构设计 (10)七、结论与心得 (12)八、参考文献 (12)牛头刨床主传动机构设计一、牛头刨床的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。
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。
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。
图1 牛头刨床机构简图及阻力线图二、设计任务与要求（一）设计任务1、导杆机构的运动分析。
分析出刨头6的位移、速度、加速度运动曲线，并绘制上述各曲线图。
要求将过程详细地写在说明书中。
、2、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l O2O9和滚子半径r r），画出凸轮实际廓线并将运算结果写在说明书中。
3、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。
牛头刨床主体机构的设计与分析 doc
牛头刨床主体机构的设计与分析 doc
一、设计要求：
1、要有高刚度、高精度的牛头刨床主体机构。
2、要精确定位牛头的位置。
3、要有高效稳定的主轴系统。
4、要易于加工制造和维护。
5、要符合人机工程学原理，有良好的操作性和安全性。
二、设计方案：
牛头刨床主体机构包括床身、工作台、横梁、立柱、牛头等部分，下面对各部分的设计做详细说明：
1、床身
床身由机床床身、床脚、长轴承座、盖板等部分组成，整体采用铸铁件结构。
机床床身重心靠前，前后支撑结构采用单列双支撑方式，合理分担机身荷载与加工荷载，保证机身的高刚度和稳定性。
床身表面涂布涂料，使其具有防腐耐蚀性能。
2、工作台
工作台为矩形平面，反面用 T 形槽，便于加工工件。
其精度要求为 IT7 或 IT8。
工作台采用矩形导轨，支撑面积大，精度高，稳定性好。
工作台张紧方式采用液压缸，张紧力在规定范围内可调。
3、横梁
横梁采用箱形结构，内部充填筋板，刚度强，保证刨床的运转平稳。
横梁与床身采用理想可靠连接方式，提高机床整机的刚性和稳定性。
4、立柱
立柱采用钢管焊接结构，支棱牢固，刚度好，提高机床整机的稳定性。
5、牛头
牛头为致动部分，采用高刚度、高精度的齿轮箱，通过电机驱动牛头，保证刨削的稳定性和精度。
牛头装有精度十分高的球柱面组合轴承，预紧力可调，保证主轴的稳定性和精度。
三、技术分析
2、床身采用铸铁素件，有利于保证机床的高刚度和稳定性。
机械原理课程设计——牛头刨床.
一：课程设计题目、内容及其目的课题：牛头刨床内容1．对机构进行运动分析已知：曲柄每分钟转数错误!未找到引用源。
,各构件尺寸及质心位置。
作机构1~2个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。
2．对机构进行动态静力分析已知：各构件的重量G（曲柄1、滑块2、和连杆5的重量都可以忽略不计），导杆3的转动惯量错误!未找到引用源。
及切削力错误!未找到引用源。
变化规律如下图。
确定构件一个位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。
3、用UG进行模拟运动仿真校核机构运动分析和动态静力分析的结果4、电动机功率的确定与型号的选择5、齿轮减速机构设计目的：1：学会机械运动见图设计的步骤和方法；2：巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法；3：培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合能力；4：培养学生进行机械创新的能力。
二：牛头刨床简介和机构的要求1：牛头刨床简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1。
电动机经皮带和齿轮传动，经过减速机构减速从而带动曲柄1。
刨床工作时，由导杆3 经过连杆4 带动刨刀5 作往复运动。
刨头左行时，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，刨头右行时，刨刀不切削，称空行程，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，通过棘轮带动螺旋机构（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0.05H 的空刀距离），而空回行程中只有摩擦阻力。
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。
2：机构的要求牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，刨削速度尽可能为匀速运动，以及很好的动力特性。
牛头刨床主传动机构设计汇编
目录一、牛头刨床主传动机构设计二、机械系统运动方案的拟定三、所选机构的运动分析与设计四、所选机构的动力分析与设计五、设计原理说明六、参考文献七、心得体会一课程设计题目1题目：牛头刨床主传动机构设计2设计数据：内容导杆机构的运动分析符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6单位r/min mm方案Ⅱ64 350 90 580 0.3L o4B0.5 L o4B200 50 3课程设计要求牛头刨床主传动机构的设计，要求将电动机输出的旋转运动动转换为刨刀的直线运动。
整个行程中，工作行程要求速度较低，以提高切削质量。
工作行程结束后，为提高工作效率，需要有急回运动，整个机构要求简洁实用。
二机械系统运动方案的拟定方案一：电动机输出转速经变速箱变速到达齿轮带动齿轮转动，同时通过齿轮轴带动圆弧齿轮转动，工作行程结束或由附属的弹簧机构将刨刀迅速拉回工作开始位置。
评价：该机构为齿轮传动机构，传动精确稳定，机会性较好，但工作冲击较大，且圆弧齿轮与齿条初始咬合时，冲击较大因而机构寿命短，维修保养费用高。
方案二：电动机带曲柄，曲柄带动连杆，连杆带动滑块直线运动。
评价：该方案机构设计简单，传动性能价差，不宜承受较大的工作阻力，急回性能不够好，效率较低不宜选用。
方案三：电动机带动曲柄，曲柄带动滑块移动滑块带动摇杆摆动，摇杆带动另一滑块直线运动。
评价：该方案的工作性能相当好，无论从传动性还是急回性。
精确性上相比较，都很合适。
三所选机构的运动分析与设计取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如上图）。
取第Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如上图）速度分析以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:( 0.01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位的置的速度多边形和加速度多边形如下图，位置未知量方程4 位置点V A4V A4= V A3+ V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？ w2L AO2 ？V CV c= V B+ V C B方向 //x ⊥BO4⊥CB大小？ w4L BO4 ？a A4a A4= a n A4O4+ a t A4O4= a A3+a k A4A3+ a r A4A3方向 A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小 w24 L AO4 ？ w22L AO2 2w A3V A4A3？a ca c= a B+ a CB n+ a CB t方向∥x √C→B ⊥BC大小？√ w25L BC ？位置未知量方程位置10 点V A4V A4= V A3+ V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？ w2L AO2 ？V CV c= V B+ V C B方向 //x ⊥BO4⊥CB大小？ w4L BO4 ？a A4a A4= a n A4O4+ a t A4O4= a A3+a k A4A3+ a r A4A3方向 A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小 w24 L AO4 ？ w22L AO2 2A3V A4A3？a ca c= a B+ a CB n+ a CB t方向∥x √C→B ⊥BC大小？√ w25L BC ？位置要求图解法结果位置4点v c（m/s）0.7834359597各点的速度，加速度分别列入表中项目位置ω2ω4V A4V B V c位置4点 6.702064328 1.348969140.59029003610.78240210120.7834359597位置10点6.7020643281.1079133630.32485684910.64258975080.635476693单位1/s 1/s m/s项目 位置 3A an O A a 44t O A a 44 ncB a tCB a C a位置4点4.0425899630.7962830421.1661600158 0.0098665613090.9729895208 1.5592093649位置10点4.0425899630.3599132444.5323695242 0.111461239 1.2451986854 8.8240123081单位 2/s m四 所选机构的动力分析与设计 设计数据矢量图解法：设计内容 导杆机构的动态静力分析 符号 G4 G 6P Js 4y p xS 6 yS 6 单位 NKg.m2mm方案220 800 9000 1.2 80200 50645456由力多边形可知：F45=706.1099715NF I6=705.9209846 N对杆组示力体分析共受5个力分别为F`54,F23,F I4,G4,R14 ,其中F45,F54大小相等方向相反，方向沿C指向B，G4已知，方向竖直向下，惯性力F i S4大小可由运动分析求得，R23大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。
牛头刨床主运动机构方案设计
牛头刨床主运动机构方案设计
本题需要综合考虑牛头刨床的加工要求和机构设计要素，以下是一个可能的主运动机构方案设计：
1. 传动系统：由电机、齿轮传动组成。
电机提供动力，通过齿轮传动转化成旋转运动。
为了保证牛头刨床的加工精度，需要使用精密级别的齿轮传动。
2. 工作台：采用滑动式工作台。
工作台由导轨、枕头等部件构成，可以沿X、Y两向滑动，实现工件的移动。
3. 主轴系统：牛头刨床的主轴系统需要能够实现高精度的切削，所以需要采用精密的轴承系统和刀具装置。
主轴系统由主轴、轴承、电动刀架等组成。
4. 牛头系统：主要由牛头、滑块、限位器构成。
牛头可以沿Z
轴方向移动，实现对工件的切削。
滑块用于限制牛头的移动范围，保证加工精度。
限位器则起到保险作用，避免牛头过度移动，损坏工件或设备。
总体来说，牛头刨床的主运动机构设计需要注重精度和稳定性，同时考虑到加工和维护的实际操作。
需要根据具体的加工要求和设备条件，结合先进的技术和材料，来选择最佳的机构组合及相关部件。
牛头刨床传动机构设计
i
式（6.15）对时间求导得：
b4 2 ei c5iei ac
两边分别乘以 e ，展开后取实部并化简，得：
（6.18）
ac
2）机构运动分析设计程序框图
b4 2 sin( ) cos
（6.19）
开始 读入 a,b,c,d, lO2Cy ,,ω2 及一个运动循环曲柄转过角度 θ
Fr
0.05H H
0.05H
x
（a） 图 6.14 牛头刨床
(b) （ b）
2）设计内容 ①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； ②根据给定的数据，用解析法对导杆机构进行运动分析，建立参数化的数学模型、编程 分析，并选择一组数据，输出刨头位移曲线（S-φ 曲线） 、速度曲线（v-φ 曲线） 、加速度曲 线（a-φ 曲线） ； ③做导杆机构的动态静力分析；完成飞轮设计及运动循环图的绘制。 （2）主运动机构方案设计 1）拟定传动方案 根据牛头刨床的工作原理，拟定以下三 种执行机构方案 方案一：偏置曲柄滑块机构（如图 6.15） 特点：结构最为简单，能承受较大载荷，但
①位置分析 由封闭矢量多边形 OABO 有：
b c = xC
be ce
i i ( )
（6.11）
xc
（6.12） （6.13） （6.14）
化简，实部虚部分别相等，得： b cos c cos xc 则滑块位置为： xc b cos c cos
arcsin(
机械原理课程设计
2、牛头刨床传动机构设计
（1）设计任务 1）牛头刨床工作原理 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床， 如图 6.14 （a） 。 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）完成刨头的往复运动。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。刨刀每切 削完一次，利用空回行程的时间，工作台应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 0.05H 的空刀距离，见 图 6.14（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，受力变化较大， 这就影响了主轴的平衡运转， 故需安装飞轮以减小主轴的速度波动， 以提高切削质量和减小 电动机容量。
【精品】牛头刨床机构设计
【精品】牛头刨床机构设计一、引言在机械加工中，刨床是一种较为重要的机床，广泛应用于各种工艺中，具有较高的运转稳定性和工作精度；而牛头刨床作为刨床类别中的一种，其特点在于主轴的左侧有一矩形滑车支架，而刀架通过滑车支架直接与主轴相连。
本文旨在对牛头刨床的机构设计进行分析，以期对机床的优化和改进提供一些思路和参考。
二、牛头刨床的机构组成牛头刨床分为两种类型：普通牛头刨床和横床合牛头刨床。
它们在外形上有一定区别，但组成基本相同，都有主轴、进给机构、工作台、刀架等几大部分。
1.主轴牛头刨床的主轴是机床的核心部件，主要承载工件和刀具的加工力和转矩。
在机构设计时，主轴的大小、强度、精度等都需要被考虑进去，以确保其具有良好的支撑能力和加工精度。
2.进给机构进给机构是刨床的重要部件，它能使刀架上的刀具沿被切削物前进，实现切削加工。
进给机构一般由传动系统和定位系统组成，传动系统通常由蜗轮蜗杆传动或球颗粒螺杆传动控制，定位系统一般采用线性导轨、丝杠、螺母等。
3.工作台工作台一般固定在床身上，作为被加工物料的支撑和固定平台。
工作台可以上下移动，以适应不同尺寸和高度的工件加工。
需要注意的是工作台的承载能力和稳定性要足够强，避免加工过程中发生滑动或翻倒的危险。
4.刀架刀架是刨床上的重要工具，在加工过程中起到支撑和夹紧切削工具的作用。
刀架的设计应符合工件的加工要求，刀架的结构应该合理，以确保切削力和刀具使用寿命。
在牛头刨床设计中，需要考虑很多因素，如精度、可靠性、性能等。
因为它们之间相互联系，相互影响，机构效果的优化需要兼备多种技术，综合考虑优化方案的影响，以实现机床的高性能和高效率。
1.提高主轴刚度和稳定性主轴刚性越高，切削过程中的振动越小，切削精度越高。
但同时还会增加成本，因此在设计中应尽可能搭配合适的主轴和支撑结构。
2.提高进给精度和可靠性提高进给精度可通过优化传动结构、线性导轨精度等方面进行。
此外，进给部分上下滑动时易产生撞击现象，在机构设计中需要加入减震装置，以确保加工质量。
牛头刨床机构设计方案
牛头刨床机构设计方案
牛头刨床是一种常见的木工机械设备，用于加工木材表面，使其变得平整光滑。
牛头刨床的机构设计方案包括以下几个方面：
1. 传动系统：主要由电机、皮带或齿轮传动组成，用于驱动刨刀运动。
电机通过皮带或齿轮将动力传递给刨刀，使其能够正常工作。
2. 刨刀机构：牛头刨床的刨刀机构主要包括刨刀床、刨刀、刨刀床的升降机构等。
刨刀床是放置刨刀的部分，刨刀固定在刨刀床上，通过升降机构实现刨刀的升降。
刨刀床的升降机构可以通过螺杆或气压系统实现。
3. 进料系统：用于将待加工的木材送入刨床进行刨削。
进料系统通常由进料辊或进料台组成，通过辊轮或台面带动木材进料，确保木材能够顺利进入刨床。
4. 出料系统：用于将已经加工完成的木材从刨床上取出。
出料系统通常由出料辊或出料台组成，通过辊轮或台面将木材从刨床上顺利取出。
5. 安全保护装置：为了确保操作人员的安全，牛头刨床通常还会配备安全保护装置，如刨刀罩、急停开关等。
刨刀罩可以防止操作人员误触刨刀，而急停开关可以在紧急情况下立即停止刨床的运行。
牛头刨床的机构设计方案主要包括传动系统、刨刀机构、进料
系统、出料系统和安全保护装置等。
这些机构的设计要考虑到刨床的工作效率、刨削质量和操作人员的安全性。
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目录
一、牛头刨床主传动机构设计
二、机械系统运动方案的拟定
三、所选机构的运动分析与设计
四、所选机构的动力分析与设计
五、设计原理说明
六、参考文献
七、心得体会
一课程设计题目
1题目：牛头刨床主传动机构设计
2设计数据：
3课程设计要求
牛头刨床主传动机构的设计，要求将电动机输出的旋转运动动转换为刨刀的直线运动。
整个行程中，工作行程要求速度较低，以提高切削质量。
工作行程结束后，为提高工作效率，需要有急回运动，整个机构要求简洁实用。
二机械系统运动方案的拟定
方案一：
电动机输出转速经变速箱变速到达齿轮带
动齿轮转动，同时通过齿轮轴带动圆弧齿轮转动，工作行程结束或由附属的弹簧机构将刨刀迅速拉回工作开始位置。
评价：该机构为齿轮传动机构，传动精确稳定，机会性较好，但工作冲击较大，且圆弧齿轮与齿条初始咬合时，冲击较大因而机构寿命短，维修保养费用高。
方案二：
电动机带曲柄，曲柄带动连杆，连杆带动滑块直线运动。
评价：该方案机构设计简单，传动性能价差，不宜承受较大的工作阻力，急回性能不够好，效率较低不宜选用。
方案三：
电动机带动曲柄，曲柄带动滑块移动滑块带
动摇杆摆动，摇杆带动另一滑块直线运动。
评价：该方案的工作性能相当好，无论从传动性还是急回性。
精确性上相比较，都很合适。
三所选机构的运动分析与设计
取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如上图）。
取第Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如上图）速度分析
以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:( 0.01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位
的置的速度多边形和加速度多边形如下图，
位置要求图解法结果
位置4点v c（m/s）0.7834359597
各点的速度，加速度分别列入表中
项目
位置
ω2ω4V A4V B V c
位置4点 6.70
2064328 1.34896
914
0.59029
00361
0.78240
21012
0.78343
59597
位置10点
6.70
2064328
1.10791
3363
0.32485
68491
0.64258
97508
0.63547
6693
单位1/s 1/s m/s
四所选机构的动力分析与设计设计数据
矢量图解法：
由力多边形可知：
F45=706.1099715N
F I6=705.9209846 N
对杆组示力体分析
共受5个力分别为F`54,F23,F I4,G4,R14 ,其中
F45,F54大小相等方向相反，方向沿C指向B，G4已知，方向竖直向下，惯性力F i S4大小可由运动分析求得，R23大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。
选取比例尺μ=(50N）/mm,作受
力多边形。
将方程列入。
6i F =705.9209846N 6G = 800 N F 54=-F 45= 706.1099715N
αS4=α4=15.50615379rad/s 2
4i F =
g
G 4
4s a =98.95261167 N 4G = 220 N
对4O 求矩有：
ΣM A =G 4×X 4+F I 4×X 4i + M S4+F 54×X 54-F 23×X 23=0 M S4=J S4·α4
代入数据， 得F 23 =1578.158398N
对曲柄分析，共受2个力，分别为R 32,R 12和一个力偶M ，由于滑块3为二力杆，所以R 32= R 34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F R 12与F R 32等大反力，由此可以求得:
将各个运动副的反力列入表
五设计原理说明
1速度瞬心法对机构速度分析；
2矢量方程图解对速度加速度分析；
3解析法做机构的运动简图；
4速度影像法。
六参考文献
1《机械原理》西北工业大学机械原理及机械零件教研室编，高等教育出版社；
2《机械原理课程设计指导书》罗洪田主编；
3《理论力学》哈尔滨工业大学理论力学教研室编，高等教育出版社第七版。
七心得体会
通过本次机械原理课程设计，收获颇丰。
当自己设计选定机构时，通过查阅资料并融会以前学过的专业知识，对自己拟定的几个机构不断比较分析筛选，运动学分析，静力学分析，真正的将以前的各种分析法运用有一定的难度，当自己的第一次独立设计，一定将设计尽善尽美，当画一些速度矢量多边形时，尤其要注意方向长度，尽量减少带来的误差，虽然过程很辛苦，但收获了很多，感受到
初次作为一个设计人员的辛甜苦辣，更加坚定了自己以后的就业方向，并在自己的专业领域内又深入一步，为以后的发展奠定基础。