哈工大机械原理课程设计-牛头刨床(方案三)

Harbin Institute of Technology

课程设计说明书（论文）

课程名称：机械原理课程设计

设计题目：牛头刨床（方案3 ）

院系：机电工程学院

班级：1208103班

设计者：

学号：

指导教师：***

设计时间：2014年6月23日-6月29日

目录

一、题目要求 (3)

二、机械系统工艺动作分析 (3)

三、机械系统运动功能分析 (5)

四、系统运动方案拟定 (11)

五、系统运动方案设计 (14)

1、牛头刨床刨刀运动执行机构运动尺寸的确定 (14)

2、牛头刨床主传动机构运动尺寸的确定........ . (16)

3、牛头刨床辅传机构运动尺寸的确定 (22)

六、系统运动简图 (24)

七、系统实际运动循环图 (24)

牛头刨床（方案三）

一、题目要求

刨刀水平作往复直线运动，切削安装在工作台上的工件。刨刀每次切削一次，工作台沿着刨刀运动的水平垂直方向进给0.3、0.4、0.5mm/次，分3档可以调节。刨刀每次切削一次，工作台沿着刨刀运动的上下垂直方向进给0.2、0.3、0.4mm/次，分3档可以调节。工作台的水平与垂直进给不能同时进行。刨刀最大行程520mm，每分钟刨刀切削102,126,158次，分3档可以调节。电机功率约4KW，额定转速1420转/分。

二、工艺动作分析

由设计题中牛头刨床的功能可得，牛头刨床加工平面时由两个工艺动作协调完成。即刨刀每刨削一次，工作台沿着刨刀运动水平垂直方向（上下垂直方向）进给一定的距离。为了避免两个动作发生干涉，工作台沿着刨刀运动的水平垂直方向（上下垂直方向）移动，必须在刨刀切削运动完成后在退刀运动时进行。为了避免工作台的进给与退刀时刀具产生干涉，刀具装有自动弹起装置。据此，可以画出牛头刨床的运动循环图。

图1、牛头刨床运动循环图

三、运动功能分析及运动功能系统图

○1电动机及其运动形式分析

一般情况下，牛头刨床是在工厂车间使用。在工厂车间里的设备大多是电动机，具有连续回转的运动特点。由题知电动机转速n=1420r/min，因此牛头刨床原动机的运动功能单元符号表达如图。

图2牛头刨床原动机的运动功能单元符号

○2机械传动部分及其运动形式分析

根据牛头刨床使用功能描述，牛头刨床每分钟切削102,126,158次，一般原动机转速要远大于这个值。因此需要减速，即传动比i>1，也就是说，机械传动部分应具有传动缩小功能，把一个转速较大的输入传动转换为转速较小的输出运动，其运动功能单元符号如图。

图3机械传动部分功能单元

○3过载保护及其分析

金属加工机床的原动机与传动部分之间通常会加载一个过载保护单元，以便在过载时保护机床免于损坏。多数情况下，这一过载保护单元同时还有减速功能，表达符号如图。

图4过载保护部分运动功能单元

○4滑移齿轮变速机构及其分析

在过载保护与机械传动输出之间，要实现牛头刨床每分钟切削102，126，158次要采用有级变速。由于电机转速为1420r/min。为了输出转速达到要求的值则传动比为

i z1=1420

102

=13.92

i z2=1420

126

=11.27

i z3=1420

158

=8.99

过载保护系统的传动比为3.21让传动比为

i 总=1420

102

=13.92，

经过过载保护后，

i′=13.92

3.21

=4.33

机械传动部分采用两个变速齿轮使其转速降至102r/min。得：

i

传动

=√4.33=2.08

综上，1420r/min的转速经过带传动和和机械传动部分降至102r/min。而之前采用齿轮变速的传动比为

i1=4.33

2.08

=2.08

i2=

11.27

3.21×2.08

=1.69

i1=

8.99

3.21×2.08

=1.35

于是，传动的有级变速如图所示。

图5有级变速运动功能单元

○5刨刀的执行机构及其运动形式分析

牛头刨床刨刀的运动形式为连续往复直线运动，而刨刀运动执行机构的主动件运动应该是前面机械传动部分的输出转动，因此刨刀运动执行机构应该是具有将连续转动转换成往复连续直线运动的功能。其功能图如图。

图6刨刀执行机构运动功能单元

○6运动分支及其分析

原动机只为牛头刨床提供了一个驱动运动，而牛头刨床有刨刀和工作台两个执行运动需要驱动，在机械传动功能单元之后加一个分支功能单元，把一个输入运动分成两个输出运动，其运动功能符号如图所示。

图7运动分支功能单元

这里分为两个运动，一个指向刨刀，一个指向工作台。

○7工作台及其运动形式分析

首先将运动分支输出的指向工作台的转动转换为摆动，其功能单元符号如图所示。

图8转动转换为摆动运动单元

然后将该功能单元输出的摆动转换为间歇运动，其功能单元如图。

图9摆动转换为间歇运动功能单元

工作台分为水平垂直方向和上下垂直方向进给两个方向的运动，因此用运动分支将运动分为两个，一个指向水平垂直运动，一个指向竖直垂直运动。其功能单元如图。

图10运动分支功能单元

由牛头刨床使用功能描述可知，牛头刨床工作台运动形式为间歇单向直线运动。由于牛头刨床有工作台水平垂直方向和上下垂直方向进给，为避免重复，以水平垂直运动为例。

一般情况下，间歇运动机构所输出运动每次转动的角度较小。为了得到较大的间歇运动角，可通过放大功能单元放大间歇运动转角。其运动功能单元符号如图。

图11有级变速功能单元

最后，工作台要实现单向移动，需要把输出转动转化为单向运动，其运动功能单元符号如图。