牛头刨床机械系统方案设计.doc

1、设计任务

1.1课程设计题目：

牛头刨床机械系统方案设计
1.2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毕工作的平面切削加工的机床。如图1为其参考示意图。电动机通过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完毕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，由摆动从动件盘形凸轮机构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
1.3设计规定：
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，水平距离为1.2H。使用寿命2023，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%。规定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，其它参数见设计数据。执行机构的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。
1.4设计数据：
导杆机构运动分析
转速n2
机架lo2o4
工作行程H
行程速比系数K
连杆与导杆之lBC/lO4B
48
380
310
1.46
0.25

导杆机构动态静力分析
工作阻力Fmax（N）
导杆质量m4（kg）
滑块6质量
m6（kg）
导杆4转动惯量Js4（kgm^2）
4500
20
70
1.1

凸轮机构设计
从动件最大摆角ψmax
从动件杆长lO9D
许用压力角［α］
推程运动角δo
远休止角δs
回程运动角δo’
15·
125
40·
75·
10·
75·

1.5设计内容：
（1）、设计题目（涉及设计条件和规定）；
（2）、原动机的选择（本次设计不做）；
（3）、根据电机转速和主轴转速的比值，选择传动机构并比较；
（4）、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；
（5）、机械系统运动方案的拟定与评价；
（6）、画出运动方案布置图案或机械运动简图；
（7）、制定机械系统的运动循环图；
（8）、根据给定的数据拟定刨削机构和进给机构的运动尺寸。规定用图解法设计，并将设计结果和环节写在设计说明书中。有条件的学生可以再进行解析法的设计，并对凸轮机构运用TB或VB语言进行计算机辅助设计计算；
（9）、刨削机构的运动分析；规定在说明书中取工作行程的开始、中间、结束的三位置进行图解法运动分析，并运用TB或VB语言进行计算机辅助设计计算，输出计算结果及位移、速度、加速度运动曲线；
（10）、刨削机构的动态静力分析；规定在说明书中取工作行程的开始、中间、结束的三位置进行图解法运动分析。有条件的学生可运用TB或VB语言进行计算机辅助设计计算，输出计算结果；
（11）、列出重要参考资料并编号；
（12）、设计的心得体会和收获；
（13）、在说明书中列出必要的计算公式、设计计算的所有过程。若上机设计，应打印上机设计的程序清单、结果及重要的曲线图。对于程序中的符号和变量要做出说明，并列出数学模型中的符号与程序中符号的对照表等。

2、运动方案设计

2.1执行机构的运动分析
电动机通过减速传动装置带动执行机构完毕刨刀的往复运动和间歇移动。规定执行机构有急回特性。
2.2、执行机构的拟定

说明：电机带动曲柄，曲柄带动滑块移动，滑块带动圆弧齿轮转动，圆弧齿轮迫使刨刀往复运动。
评价：该机构中使用的是齿轮的传动机构，齿轮机构传动精确、稳定。并且该方案急回性能好。但是具有一定的冲击振动及噪声。并且原动件出来后是通过移动副传动，冲击会导致一定的破坏，故使用寿命不长。

方案二

说明：电机带动曲柄，曲柄带动连杆传动，连杆迫使刨刀往复运动。
评价：该方案的机械结构过于简朴传力性能不够好的，并且承受的工作阻力不够大，即扩展性能不够好。
方案三

说明：电机带动曲柄，曲柄带动滑块移动，滑块带动摇杆摆动，摇杆带动滑块，滑块迫使刨刀往复运动。
评价：该方案的工作性能相称好，无论从传力性、精确性上都是相对比较好的。

2.3、执行机构的评价

方案一
方案
二
方案
三
实现质量U1
精确性
0.75
0.75
1
稳定性
0.75
0.75
1
扩展性
0.5
0.5
0.75
工作性能U2
急回性
0.75
0.75
0.75
平稳性
1
0.75
0.75
传力性
0.75
0.5
0.75
承受能力
0.75
0.5
0.75
动力性能U3
冲击
0.5
0.25
0.5
振动
0.5
0.5
1
噪声
0.5
0.75
0.75
耐磨性
0.5
0.5
0.75
经济性U4
工作量
0.5
0.5
0.75
制导致本
0.25
0.75
0.75

评价标准：很差（0） 差（0.25） 一般（0.5） 较好（0.75） 好（1）
方案一：9.75 方案二：12.5 方案三：37.125
综上所述，方案三较好的方案

2.4、运动方案的拟定及运动循环图

6、总结

机械原理课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。作为一名机械设计制造及其自动化大二的学生，我觉得有这样的实训是十分故意义的。在已经度过的一年半的生活里我们大多数接触的不是专业课或几门专业基础课。在课堂上掌握的仅仅是专业基础理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学的专业理论知识运用到实践当中呢？我想这样的实训为我们提供了良好的实践平台。
一周的机械原理课程设计就这样结束了，在这次实践的过程中学到了很多东西，既巩固了上课时所学的知识，又学到了一些课堂内学不到的东西（如：TB）等，还领略到了别人在解决专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种互相协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的见解产生了良性的变化。
其中在创新设计时感觉到自己的思维有一条线发散出了很多线，想到很多可以达成规定的执行机构，虽然有些设计由于制造工艺规定高等因素难以用于实际，但自己很欣慰可以想到独特之处。这个过程也锻炼了自己运用所学知识对设计的简朴评价的技能；而手工画图时结识到了一件事情中的每个环节的认真都是重要的，哪怕是一个数的马虎或粗略那都会给以后的任务带来更大的误差甚至错误，所以作为一个设计人员来说细心是最重要的，之后才可以谈其他；当用TB设计时让自己熟悉了一种新的软件，为以后的设计打下了基础；用CAD画机构运动简图、速度图、加速度图、力分析图时不仅规定准确无误的画出来，还要根据每步的画图来算出下一个结果，虽然这个工程量比较大，花的时间最多，但这对我来说也是一个考验与检查，其中用到了自己课外学习CAD的很多知识，并且对其进行了巩固，让自己水平和速度更上一层楼。除了自己的个人提高，团队的合作是最重要的。
在社会这样一个大群体里面，沟通自然是为人处世的基本，如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会。在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大，有些人很有责任感，把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出了很大的努力，不断的思考自己所碰到的问题。而有些人则不认为然，总觉得自己的弱势……其实在生活中这样的事情也是很多的，当我们面对很多问题的时候所采用的具体行动也是不同的，这当然也会影响我们的结果。很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态，而不是看我们过去的能力到底有多强，那是一种态度的端正和目的的明确，只有这样把自己身置于具体的问题之中，我们才干更好的解决问题。
在这种互相协调合作的过程中，口角的斗争在所难免，关键是我们如何的解决碰到的分歧，而不是一味的计较和抱怨，当然其中表达能力是最重要的。这不仅仅是在类似于这样的协调当中，生活中的很多事情都需要我们有这样的解决能力，面对分歧大家要消除误解、互相理解、增进了解、达成谅解……也许很多问题没有想象中的那么复杂，关键还是看我们的心态，那种解决和解决分歧的心态，由于毕竟我们的出发点都是很好的。
通过这次实训，学到的很多，当然也结识到了自己的局限性，比如一些知识并不是太扎实，一些知识还需要问老师，毕竟以后没有老师在旁边指点你，CAD精通了，但像pro-e,ug等一些立体制图软件自己并不熟悉，这些还需要自己在此后的课余生活中强加练习，为以后的发展铺下道路。