1、1机械原理课程设计任务书之一一、设计题目牛头刨床二、工作原理与结构组成牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多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。三、设计对象DS5A24B31EC5615050250S3(导杆中点）图 2 设计对象图 1 牛头刨床外形图2牛头刨床是一
2、个复杂的系统，需要结合课程设计的特点，将设计对象进行简化。如图 2所示，课程设计要求对实现刨刀往复运动的主执行机构（由连杆机构组成）和驱动工作台实现间歇移动的执行机构（由凸轮机构组成）进行运动学尺度设计和运动学、动力学性能分析。图中给出了切削力作用点、导杆质心 S3、滑块质心 S5 相对于铰链 E 的位置。可供选择的主执行机构方案如图 3 所示。图 5 为牛头刨床系统图。四、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。表 1 牛头刨床设计参数题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10曲柄转速 n1 48 49 50 52
3、 50 48 47 55 60 56机架 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行程速比系数 K 1.46 1.40 1.40 1.44 1.53 1.34 1.50 1.37 1.46 1.48连杆与导杆之比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导杆质量 m3(k
4、g) 20 20 22 20 22 24 26 28 26 22导杆转动惯量JS3(kgm2) 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 1.2主执行机构滑块质量 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图 3 主执行机构参考方案3从 动 件 最 大 摆 角 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15凸轮从动件杆长(mm) 125 135 130 122 123 124 126 128 130 132推程许用压力角推程 40 40 40 40 40 40 40
5、40 40 40回程许用压力角回程 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50滚子半径rr(mm) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15进给机构刀具半径rc(mm) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08刨刀阻力曲线如图 4 所示。刨刀在切入、退出工件时均有 0.05H 的空载行程。图 5 牛头刨床系统图0.05H 0.05HHSFmaxF图 4 刨刀阻力曲线4五、设计任务1）完成各执行机构的选型与设计计算，选择原动机，拟定机械传动方案，确定各级传动比，画出机构运动简图及机械系统传动方案设计图（如
6、图 5 所示） 。2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工作循环图；3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解法对其中的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移线图，速度线图和加速度线图；4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析；5）用解析法对控制工作台横向进给的凸轮机构进行运动分析；6）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线；7）根据机电液一体化策略和现代控制（包括计算机控制）理论，大胆提出一种或一种以上与该机现有传统设计不同的创新设计方案。六、提交材料1）设计计算说明书一份及附件（附件含主执行机构运动分析解析法计算结果和凸
7、轮设计上机计算结果，对自己所做的指定位置的图解法加以验证 ） 。设计计算说明书的详细要求-设计出传动系统方案及确定各级传动比,有计算过程、依据、结果 -选出原动机类型、型号 ,有计算过程、依据、结果 -各种机构比较、评价、选择的依据；最后选出的 1 个最终方案.-主执行机构的参数确定,有设计或和综合的过程、依据、结果-工作循环图 ,有各角度的设计过程、依据、结果 -飞轮设计,有计算过程、依据、结果2）1 号图纸一张（主执行机构简图及指定位置的运动分析和动态静力分析图，刨刀的运动位移线图、速度线图和加速度线图 ）3）3 号图一张（凸轮机构运动简图、凸轮机构的位移曲线和运动循环图） ；4）3 号图一张（机械系统传动方案设计图） 。参考资料1 孟宪源，姜琪. 机构构型与应用. 北京：机械工业出版社，20032 黄茂林，秦伟. 机械原理. 北京：机械工业出版社，20023 申永胜主编. 机械原理教程（第 2 版）. 北京：清华大学出版社，20054 王三民主编. 机械原理与设计课程设计. 北京：机械工业出版社，20055 裘建新主编. 机械原理课程设计指导书. 北京：高等教育出版社，20056 牛鸣歧，王保民，王振甫. 机械原理课程设计手册. 重庆：重庆大学出版社，20017 席伟光，杨光，李波. 机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，2003
