目录一、设计题目 (2)1、牛头刨床的机构运动简图 (2)2、工作原理 (2)二、原始数据 (3)三、机构的设计与分析 (4)1、齿轮机构的设计 (4)2、凸轮机构的设计 (10)3、导杆机构的设计 (16)四、设计过程中用到的方法和原理 (26)1、设计过程中用到的方法 (26)2、设计过程中用到的原理 (26)五、参考文献 (27)六、小结 (28)一、设计题目——牛头刨床传动机构1、牛头刨床的机构运动简图2、工作原理牛头刨床是对工件进行平面切削加工的一种通用机床，其传动部分由电动机经带传动和齿轮传动z0—z1、z1、—z2，带动曲柄2作等角速回转。

刨床工作时，由导杆机构2、3、4、5、6带动刨刀作往复运动，刨头右行时，刨刀进行切削，称为工作行程；刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，固结在曲柄O2轴上的凸轮7通过四杆机构8、9、10与棘轮11和棘爪12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。

二、原始数据设计数据分别见表1、表2、表3.表1 齿轮机构设计数据设计内容齿轮机构设计符号n01d01 d02 z0 z1 z1’m01 m1’2n2 单位r/min mm mm mm mm r/min 方案Ⅰ1440 100 300 20 40 10 3.5 8 60 方案Ⅱ1440 100 300 16 40 13 4 10 64 方案Ⅲ1440 100 300 19 50 15 3.5 8 72表2 凸轮机构设计数据设计内容凸轮机构设计符号L O2O4 L O4D φ[α]δ02 δ0 δ01δ0/ r0 r r 摆杆运动规律单位mm mm °°°°°°mm mm方案Ⅰ150 130 18 45 205 75 10 70 85 15 等加速等减速方案Ⅱ165 150 15 45 210 70 10 70 95 20 余弦加速度方案Ⅲ160 140 18 45 215 75 0 70 90 18 正弦加速度方案Ⅳ155 135 20 45 205 70 10 75 90 20 五次多项式表3 导杆机构设计数据设计内容导杆机构尺度综合和运动分析符号K n2L O2A H L BC单位r/min mm方案Ⅰ 1.46 60 110 320 0.25L O3B方案Ⅱ 1.39 64 90 290 0.3L O3B方案Ⅲ 1.42 72 115 410 0.36L O3B表4 机构位置分配表位置号位置组号学生号A B C D1 1 3 6 8/ 102 5 8 10 7/ 1/ 4 7 8 10 1 5 7/ 9 122 1/ 4 7 8 11 13 6 8/ 11 2 5 7/ 9 11 1/ 3 6 8/ 113 2 5 7/ 9 12 1/4 7 9 12 1 3 6 8/ 12 2 4 7 8 10三、机构的设计与分析1、齿轮机构的设计已知条件 设计内容 齿 轮 机 构 设 计符号 01n 01d 02d 0z1z'1z01m 2'1m 2n 单位 min rmmmmmmmmmin r方案Ⅱ144010030016401341064设计内容与步骤 （1）计算齿轮2z 的齿数由0201'12010102n n z z z z d d i =⨯⨯=（1~1） 得 39644030013161001440n z d z z d n z 2102'1001012=⨯⨯⨯⨯⨯==（2）选择传动类型① ()()40z ~16z 10：按满足不根切、重迭系数.21≥ε、齿顶圆齿厚m 4.0s a ≥、节点位于单齿啮合区4个条件从封闭图中选择变位系数 400.0x 0= 250.0x 1-=0150.0250.0400.0x x 10>=-=+ （1~2）故()()40z ~16z 10采用正传动。

② ()()39z ~13z 2'1：按满足不根切、重迭系数.21≥ε、齿顶圆齿厚m 4.0s a ≥、节点位于单齿啮合区4个条件从封闭图中选择变位系数300.0x '1= 400.0x 2-= 0100.0400.0300.0x x 2'1<-=-=+ （1~3）故()()39z ~13z 2'1采用负传动。

（3）验算不根切最小变位系数 ①10z ~z ：()()060.0171617117z 17h x 0a min0=-⨯=-=*（1~4）060.0400.0x 0>= 不会发生根切()()350.1174017117z 17h x 1a min1-=-⨯=-=*（1~5）50.3150.20x 1->-= 不会发生根切②2'1z ~z ：()()240.0171317117z 17h x '1a 'min1=-⨯=-=* （1~6）240.0300.0x '1>= 不会发生根切()()290.1173917117z 17h x 2a min2-=-⨯=-=*（1~7）290.1400.0x 2->-= 不会发生根切（4）计算中心距变动系数（y ）和齿顶高降低系数（△y ）①10z ~z ：由无侧隙啮合方程 ()()α+++α=αinv z z x x tan 2inv 1010' （1~8）得016854.0inv '=α由表得016710.04520inv '=，016920.05020inv '=，则插值：016710.0016854.0452016710.0016920.0045205020''''--α=-- （1~9）得081.204.4820''==α标准中心距为 ()mm 1122z z m a 10=+⨯=（1~10）实际中心距为 mm 588.112mm 081.20cos 20cos 112cos cos a a =︒︒⨯=α'α⨯=' （1~11）中心距变动系数为 147.04112588.112m a a y =-=-'= （1~12） 齿顶高降低系数为 ()003.0147.0150.010=-=-+=∆y x x y （1~13）② 21~z z '：由无侧隙啮合方程 ()()α++'+'α=αinv z z x x tan 2inv 2121'（1~14） 得 013504.0inv '=α由表得013418.00219inv ='︒，013598.05219inv ='︒，则插值013418.0013504.00219013418.0013598.002195219-'︒-'=-'︒-'︒α （1~15）得 ︒='︒=α373.194.2219'标准中心距为 ()mm 2602z z m a 21=+'⨯=（1~16）实际中心距为 mm 984.258mm 373.19cos 20cos 260cos cos a a =︒︒⨯=α'α⨯=' （1~17） 中心距变动系数为 1016.010260984.258m a a y -=-=-'= （1~18） 齿顶高降低系数为 ()()0016.01016.0100.0y x x y 21=---=-+'=∆ （1~19）（5）计算齿轮的几何尺寸 ① 10z ~z小齿轮（mm ）大齿轮（mm ）64mz d 01== 160mz d 12==()588.5m y x h h 0a 1a =∆-+=*()988.2m y x h h 1a 2a =∆-+=*()4.3m x c h h 0a 1f =-+=**()6m x c h h 1a 2f =-+=**176.75h 2d d 1a 11a =+= 976.165h 2d d 2a 22a =+= 2.57h 2d d 1f 11f =-=148h 2d d 2f 22f =-=140.60cos 11==αd d b351.150cos d d 22b =α=445.7tan x 22m s 01=⎪⎭⎫⎝⎛α+π=552.5tan x 22m s 12=⎪⎭⎫⎝⎛α+π=115.5tan x 22m e 01=⎪⎭⎫⎝⎛α-π=008.7tan x 22m e 12=⎪⎭⎫⎝⎛α-π=56.12e s p 111=+=56.12e s p 222=+=033.64cos /cos d d 11=α'α=' 083.160cos /cos d d 22=α'α=' 表3-1② 21z ~z '： 小齿轮（mm ）大齿轮（mm ）130z m d 11='= 390mz d 12==()984.12m y x h h 1a 1a =∆-'+=*()984.5m y x h h 2a 2a =∆-+=*()5.9m x c h h 1a 1f ='-+=**()5.16m x c h h 2a 2f =-+=**968.155h 2d d 1a 11a =+=968.401h 2d d 2a 22a =+=111h 2d d 1f 11f =-= 357h 2d d 2f 22f =-=160.122cos d d 11b =α= 480.366cos d d 22b =α= 884.17tan x 22m s 11=⎪⎭⎫⎝⎛α'+π= 788.12tan x 22m s 22=⎪⎭⎫⎝⎛α+π=516.13tan x 22m e 11=⎪⎭⎫⎝⎛α'-π= 612.18tan x 22m e 22=⎪⎭⎫⎝⎛α-π=4.31e s p 111=+=4.31e s p 222=+=492.129cos /cos d d 11=α'α=' 476.388cos /cos d d 22=α'α=' 表3-2（6）检验齿顶圆齿厚和重迭系数 ①10z ~z ：由渐开线齿廓压力角的定义得： 齿顶圆压力角：2536r r arccos0a 0b 0a '︒==α （1~20）325r rarccos 1a 1b 1a '︒==α （1~21）小齿轮的齿顶圆齿厚 ()α-α-⋅=inv inv r 2r r s s 0a 0a 0a 00a （1~22） ()m4.0mm 862.120inv 2536inv 588.37232588.37445.7>=︒-'︒⨯-⨯= 大齿轮的齿顶圆齿厚 ()α-α-⋅=inv inv r 2r r s s 1a 1a 11a 11a （1~23） ()m4.0mm 224.320inv 325inv 988.82280988.82552.5>=︒-'︒⨯-⨯= 重迭系数 ()()[]πα'-α+α'-α=ε2tan tan z tan tan z 1a 10a 0 （1~24）()()[]2.1628.12081.20tan 053.25tan 40081.20tan 871.36tan 16>=π︒-︒⨯+︒-︒⨯=所以，校核满足条件。