牛头刨床课程设计报告1题目要求如下图所示牛头刨床的功能简图。

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2题目解答2.1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（槽）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。

刨刀工作行程（切削）空回行程工作台停止进给停止2.2运动功能分析及运动功能系统图①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。

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。

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。

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：99.8158142027.11126142092.131021420321======z z z i i i过载保护系统的传动比为3.21，让传动比为92.131021420==总i ，经过过载保护后，33.421.392.13=='i ，机械传动部分采用两个变速齿轮使其转速降至102r/min 。

得：08.233.4==传动i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：35.108.221.399.869.108.221.327.1108.208.233.4321=⨯==⨯===iii于是，传动的有级变速如图所示：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：为了得到滑枕的运动，可采用如上图的运动功能单元，其实现的运动功能系统图如图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三个输出运动，其运动功能符号如图所示：这里三个运动，有两个运动时同方向的，另一个是垂直方向的。

将滑枕与水平垂直方向移动定位同方向，上下移动定为垂直方向。

⑦工作台及其运动形式分析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。

下面，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。

1)首先得运动分支输出的一个转动转换为摆动，其功能单元符号如图所示2)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：3)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。

4)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。

牛头刨床实际功能系统图：2.3系统运动方案拟定图表 1 电机替代运动功能单元1能够实现这一功能单元的载体有：三相交流电动机，步进电机，交流伺服电机液压马达等，一般情况下，工厂采用的普通机床都用三相交流电动机。

因此，牛头刨床也用三相交流电动机为原动机，额定转速为1420r/min。

图表 2 带传动替代运动功能单元2能够实现该功能的运动单元有：带传动，摩擦轮传动，安全联轴节。

带传动具有传动可靠，结构简单，安装方便，成本低等优点，但也有尺寸大，精度低等缺点，但对于要求不严格，精度不高的牛头刨床中，可以用带传动满足过载保护的功能。

图表 3 滑移齿轮变速代替运动单元3图表 4 第二级齿轮传动代替运动单元4满足该传动机构的结构单元有：齿轮传动，带传动，行星传动机构，连杆机构等。

但由于圆柱齿轮传动具有传动可靠，结构简单，强度高，尺寸小等优点，因此选用齿轮传动机构用于满足变速降低转速的的功能。

图表 5 六连杆滑块机构代替运动单元5能够实现该功能的机构有：曲柄滑块机构，六连杆滑块机构，移动从动件凸轮机构等。

由于该结构用于牛头刨床的切削，刨削金属时，其切削力较大，因此采用低副机构，由于运动有急回特性，故采用六连杆滑块机构。

图表6铰链四杆机构与摆动从动件替代运动单元6能满足该结构的机构有：平面曲柄摇杆结构，摆动从动件盘型凸轮结构，摆动导杆结构，曲柄六连杆机构等。

可以从中选出摆动从动件盘型凸轮结构和铰链四杆机构组合在一起的结构以满足该功能。

图表7 棘轮机构代替运动单元7能满足该功能的结构有：棘轮机构，组合机构等。

可以从中选出棘轮机构满足该功能。

图表8 齿轮传动机构代替运动单元8能实现该功能的结构有：齿轮传动机构，带传动机构，链传动机构，行星传动机构，蜗杆机构等。

可从中选出齿传动机构满足该功能。

图表9 螺旋机构代替运动单元9能实现该功能的结构有：齿轮齿条机构，螺旋机构，带传动机构，链传动机构等。

从中选出螺旋机构满足该功能。

2.4 系统运动方案设计2.4.1执行机构运动（牛头刨床刨刀运动）尺寸的确定由图2-68可以看到，牛头刨床刨刀运动执行机构是六杆机构，该机构的清晰简图如图2-69所示。

根据上述牛头刨床的已知条件，滑枕行程为H=500mm （2-1）并设，连杆BC驱动滑枕的最大压力角为α︒≤10max（2-2）该牛头刨床的行程速比系数为K=2 （2-3）令点O 5到滑枕导路的距离为y ，点O 5到导杆竖直位置时点B 的距离为y 1，点O 5到'BB 连线的距离为y 2，则2cos5521ψ==B o Bo l y l y)52()42(--当2)2cos1(2521ψ+=+=B o l y y y （2-6）时，连杆BC 驱动滑枕的最大压力角最小。

BCB o BCl l l y y )2cos1(arcsin arcsin521max ψ-=-=α （2-7）由图2-69可知，牛头刨床的行程为 2sin 25ψ=Bo l H （2-8）图2-69所示曲柄摆动导杆机构的极位夹角为ψ=θ（2-9）根据已知行程速比系数，极位夹角为︒=︒⨯+-=6018011K K θ (2-10)于是，导杆O 5B 的长度为mm mm H l B O 50030sin 25002sin25=︒⨯=ψ=（2-11）连杆BC 的长度为mm mm l l B O BC 786.38510sin )30cos 1(500sin )2cos1(max 5=︒︒-⨯=ψ-=α （2-12）设导杆O 5B 长度与曲柄，导杆转动中心距离的比为1350545=O O BO l l(2-13)则曲柄，导杆转动中心距离为 mm mm l l B O O O 260850055013554=⨯==(2-14)曲柄O 4A 的长度为mm l l O O A O 13030sin 2602sin544=︒⨯=ψ= （2-15）2.4.2 牛头刨床主传动机构运动尺寸的确定A.带传动设计（1） 传动带类型和带传动形式按传递功率4kw 进行设计。

根据表9-1，表9-3,选择普通V带开口传动。

（2）普通V带传动的设计计算按表9-12的步骤进行计算，见表2-1.表2-1 V带传动的设计计算序号计算项目符号单位计算公式和参数选定说明1 设计功率PdKW Pd=KAP=1.3×4=5.2 kW 传递的功率P=4Kw工况系数KA=1.3，查表9-13.2 选定带型根据Pd和n1由图9-3选A型普通V带小带轮转速n1=1420r/min3 初定传动比i i≤5 根据表9-1,9-3.4 小带轮基准直径dd1mm 按表9-15，dd1=100mm 为提高V带的寿命，宜选取较大的直径5 大带轮基准直径dd2mm 按表9-15，dd2=315mm6 传动比i21.3)1(n n =i 1221=-=d d d d ξ取ξ=0.02n 2---大带轮转速（r/min ）ξ---弹性滑动率，通常取0.01-0.027 带速 v m/ssm n d v d /44.710006011=⨯=π普通V 带V max =25~30m/s一般V 不得低于5m/s 为充分发挥V 带的传动能力，应使V=20m/s8 初定轴间距a 0 mmmma a d d a d d d d d d 500,8305.290)(2)(7.00021021=≤≤+≤≤+取 或根据结构要求订9 所需基准长度L d0 mmmmL mm L a d d d d a L d d d d d d d 1600,16754)()(22002122100==-+++=取π由表9-8~表9-10选取相近的L d ,对有效宽度制V 带，按带轮有效直径计算所需长度，再由表9-11选取相近带长10 实际轴间距a mmmm a L L a a d d 5.46220≈-+≈安装时所需最小轴间距a min =a-0.015L d 张紧或补偿伸长所需最大轴间距amax =a+0.03Ld11 小带轮包角α1°︒=⨯--︒=36.1533.571801121ααadddd若1α较小，应增大中心距a或用张紧轮。

12 单根V带传动额定功率P1kW 查表9-17c，P1=1.32kW P1是︒=180α，载荷平稳时，特定基准长度的单根V带基本额定功率13 传动比1≠i的额定功率增量1P∆kW 查表9-17c，kWP17.01=∆14 V带的根数Z 4,0,)(111==∆∆+=ZPKKPPPzLad取Ka---小带轮包角修正系数，查表9-18.Ka=0.92KL---带长修正系数，查表9-19.9-20 K L =1.01不进行进一步计算(1) 牛头刨床齿轮传动机构的传动分配 上述带传动设计计算中，得到带传动的传动比为i 带=3.21带传动与齿轮传动的总传动比为 i 总=13.92,i ’总2=11.27,i ’’总=8.99设第二级传动带总i i i i i /787878=''='==2.08则第一级传动比i 56=2.08,i 56’=1.68,i 56’’=1.35(2) 牛头刨床齿轮传动的几何尺寸计算 两级齿轮传动采用直齿圆柱齿轮，其模数均按2mm 取值，其几何尺寸按照表2-2进行。