设计题目牛头刨床及减速
机构
机电系机械设计专业08机械一班
2010年6月26日
目录
一、课程设计的目的和任务
二．牛头刨床工作原理与结构组成
三．原动机的选择与比较
四．减速机构的选择与比较
五．执行机构的选择与比较
六．机械运动系统方案的确定并绘制机构运动简图
七．确定机构尺寸、参数、运动分析及参数计算
八. 收获体会
九．主要参考资料
牛头刨床设计的分析与综合
一、课程设计的目的和任务
1、目的
机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。

其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

2、任务
本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。

二、牛头刨床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．原动机的选择与比较
传动系统的作用通常是实现减速、增速和变速，有时也用作实现运动形式的转换，并且在传递运动的同时，将原动机的输出功率和转矩传递给执行机构。

通常要把原动机的输出运动传给执行机构，仅选用一种传动装置或机构的情况较少见，大多数情况是选择若干种传动装置或机构合理地加以组合布置，构成一个传动系统，才能实现预期的工作要求。

在进行传动装置和机构的选择与设计时应注意以下问题：
(1) 设原动机的转速为n d ，执行机构原动件的设计转速为n r ，则传动装置系统的总传动比：r
d
n n i
如果传动装置系统由n 个传动装置或机构串联组成，其每个传动装置或机构的传动比分别为i 1，i 2，……i n ，则i =i 1.i 2.i 3.……i n
每种传动装置或机构的传动比的取值可参阅下表。

若i 大于推荐值时，通常应该用两级或两级以上的传动装置或机构串联组合来进行传动。

常用传动机构的合理取值范围
(2) 当系统为减速传动时，宜使i 1< i 2< i 3…… i n ，并使相邻两级传动比相差不要太大。

这样可使中间各级轴有相对较高的转速和较小的扭矩，转轴及轴上的零件可以设计得尺寸较小，从而获得较为紧凑的结构。

(3) 因为传动轴及轴上的传动零件的尺寸，主要取决于所传递的扭矩。

当系统传递的功率一定时，轴的转速愈高，其扭矩愈小，传动轴与传动零件的尺寸可以设计得愈小，故宜将传动能力小的机构安排在高速级。

如带传动和摩擦传动宜布置在高速级；需要密封的齿轮传动宜布置在高速级，这样因齿轮尺寸小，可减小密封箱体的外廓尺寸；生产成本高、加工困难的零件宜布置在高速级，如锥齿轮传动宜布置在高速级。

(4) 为了使机器运转平稳，减少震动冲击和噪音，宜将带传动布置在高速级，从而可利用传动带的弹性吸振、打滑，防止过载时损坏基它零件。

链传动冲击、振动大，宜布置于中、低速膜的形成，从而提高蜗杆传动的效率。

(5) 蜗杆传动宜布置在高速级，以便提高齿面的相对滑动速度，有利于液体动力润滑油膜的形成，从而提高蜗杆传动的效率。

(6) 为了减少能耗、减轻振动，宜将转换运动形式的机构，如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等布置在与执行机构相连的低速级一端。

(7) 选择尽可能短的传动链结构。

因为这样作可减少机械的构件、零件数目，降低制造成本，提高机械效率和系统的传动精度和可靠性，同时也关系到设备的使用、保养和维修的简便程度。

四．减速机构的选择与比较
1．带传动：
（1）因带有弹性，能缓冲、吸振、传动平稳；
（2）当传动过载时，带在轮上打滑可防止其他零件损坏，保护原动机；
（3）结构简单，成本低；
（4）可适用于中心距较大的场合。

（5）由于靠摩擦传动，带的使传动比不准确；
（6）带的尺寸较大，传动效率低(0.90—0.95)；
（7）带的寿命较短，不适宜高温等环境作业；
2. 齿轮传动
（1）啮合性能好，传动平稳、噪声小。

（2）重合度大，降低了每对齿轮的载荷，提高了齿轮的承载能力。

（3）不产生根切的最少齿数少。

3.涡轮—涡杆传动减速
（1）由于涡杆的轮齿是连续不断的螺旋齿，故传动平稳，啮合冲击小。

（2）由于涡杆的齿数(头数)少，故单级传动可获得较大的传动比，且结构紧凑。

≤70。

在作减（3）速动力传动时，传动比的范围为5≤i
12
(4) 由于涡杆涡轮啮合轮齿间的相对滑动速度较大，摩擦磨损大，故需用减摩耐
磨材料来制造。

(5)当涡杆的导程角γ小于啮合齿轮间的当量摩擦角时，机构反行程具有自锁性。

最后，根据题目要求，应该选择齿轮结构来设计减速机构。

五．执行机构的选择与比较
案（a）采用偏置曲柄滑块机构。

结构最
为简单，能承受较大载荷，但其存在有较
大的缺点。

一是由于执行件行程较大，则
要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活
动空间较大；二是机构随着行程速比系数
K的增大，压力角也增大，使传力特性变
坏。

方案（b）由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而
成。

该方案在传力特性和执行件的速度变化方面
比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD
中，随着行程速比系数K的增大，机构的最大压
力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方
案（a）更大。

（C）方案（c）由摆动导杆机构和
摇杆滑块机构串联而成。

该方案克服了
方案（b）的缺点，传力特性好，机构
系统所占空间小，执行件的速度在工作
行程中变化也较缓慢。

比较以上三种方案，从全面衡量得失来看，方案(c)作为刨削主体机构系统较为合理。

六．机械运动系统方案的确定并绘制机构运动简图
七. 确定机构尺寸、参数运动分析及参数计算
1．减速机构（齿轮减速器）
(齿轮减速器工作原理图)
（注明：以上两图均为AUTOcad 造型后的截图）
2.定轴轮系传动
（注释：以上4图均为Proe造型后的截图）
（以上两图为1-2，2-3齿轮啮合情况）
3.定轴轮系运动简图
4.定轴轮系基本参数
涉及到的计算：
齿跟圆直径d r=模数m×（齿数Z-2.5）
分度圆齿厚s=分度圆周长/齿数Z×2
5.曲柄滑块机构
⑴由K=1.5求得极位夹角θ；
⑵由导杆机构特性知道，导杆摆角等于极位夹角，即ψ
max
=θ；
⑶由行程H和θ可求出导杆长；
⑷由L
AC (例如为500mm)和θ可求出曲柄长L
AB
；
⑸由L
DE / L
CD
=0.2~0.3可求出连杆长L
DE
；
⑹为使RRP杆组的压力角较小，滑块5的导路与D'D 连线的距离应等于导路线与D'D弧水平切线的距离，以此确定L。

尺寸参数计算 极位夹角：1 1.6118018041.53851 1.61k k οθ︒
︒--===++ 导杆长度：41500170522sin 20.76925
sin 2
BO H l θ===mm 连杆长度：BC l =0.28 4BO l =197.4mm
曲柄长度:224sin 420*sin 20.769251492AO O O l l θ
===mm
6.导杆的运动分析
导杆机构的运动分析。

根据已定出的尺寸参数及原动件转速n,用解析法求出当曲柄转角θ从刨头处于最左侧起，沿转动方向没隔20度计算一组运动参数，其中包括各构件的角位置，角速度，角加速度以及刨头的位移（以最左侧为零点），速度和加速度；并用计算机辅助设计计算并在同一副图中绘出刨头的位移曲线，速度曲线和加速度曲线.
7.刨头运动模拟及位移曲线、速度曲线和加速度曲线.
部分计算数据输出
八. 收获体会
此次机械原理课程设计考察的知识点也很全面，有齿轮设计及结构分析，还有曲柄要摇杆机构设计及电动机的选择等，还有CAD制图，这不仅培养了我综合应用以前所学的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力，还使我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足。

这次设计，有很多地方还有不足，有待改进，今后的学习过程中，我会更加认真努力学习！
九．主要参考资料
1.《机械原理》（第七版）——孙恒,陈作模等主编
2.《机械设计课程设计图册》（第三版）——哈尔滨工业大学龚桂义,
潘沛霖等主编。