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牛头刨床设计 一、设计题目 (a) (b) 图 3-18 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图3－18a。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量。刨头左行时，刨刀切削，称空回行程。此时要求速度较高，以提高生产率。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构(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。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段约的空刀距离，见图3-18)，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转．故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。 二、设计数据，见表3-1和表3-2 表3-1 方案 导杆机构的运动分析 导杆机构的动态静力分析 n2 lO2O4 lO2A lO4B lBC lO4S4 xS6 yS6 G4 G6 P yp JS4 r/min mm N mm kg.m2 1 60 380 110 540 0.25 lO4B 0.5lO4B 240 50 200 700 7000 80 1.1 2 64 350 90 580 0.3 lO4B 0.5lO4B 200 50 220 800 9000 80 1.2 3 72 430 110 810 0.36 lO4B 0.5lO4B 180 40 220 620 8000 100 1.2 表3-2 方案 飞轮转动惯量的确定 凸轮机构设计 齿轮机构的设计 δ nO’ z1 zO’ z1’ JO2 JO1 JO JO’ ψmax lO9D [α] Ф Фs Ф’ dO’ dO m12 mO1’ α r/min Kg.m2 o mm o mm o 1 0.15 1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 15 125 40 75 10 75 100 300 6 3.5 20 2 0.15 1440 13 16 40 0.5 0.4 0.25 0.2 15 135 38 70 10 70 100 300 6 4 20 3 0.16 1440 15 19 50 0.5 0.3 0.2 0.2 15 130 42 75 10 65 100 300 6 3.5 20 三、方案设计及讨论 牛头刨床的主传动机构的原动件是曲柄；从动件为刨头(滑块),行程中有急回特性；机构应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的四杆机构是难以实现的。下面介绍几种仅供参考，更多的方案有待读者自行构思。 1、如图3-19所示，牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的6杆机构。采用导杆机构，滑块与导杆之间的传动角始终为o，且适当确定构件尺寸，可以保证机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行程速度较高，满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置，可以使压力角尽量小。 图 3-19 2、如图3-20所示，牛头刨床的主传动机构采用凸轮机构和摇杆滑块机构。适当选择凸轮运动规律，设计出凸轮廓线，可以实现刨头的工作行程速度较低，而返回行程速度较高的急回特性；在刨头往复运动的过程中，避免加减速度的突变发生(采用正弦加速度运动规律)。 刨刀切削工件时，受到较大的切削阻力作用，空程返回时无切削力作用，只须克服惯性力及运动副摩擦阻力。凸轮机构为高副机构，不宜承受较大的载荷。 3、如图3-21所示，牛头刨床的主传动机构采用导杆机构和扇 形齿轮、齿条机构。齿条固结于刨头的下方。导杆机构如1中所述，扇形齿轮、齿条机构具有精确的传动比，能够承受较大的载荷。扇形齿轮的加工，要求保证一定的精度，工艺上的难度大一些；且扇形齿轮、齿条的中心距要求较高。 图 3-20 图 3-21 4、如图3-22所示，牛头刨床的主传动机构采用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构。曲柄摇杆机构可以满足牛头刨床的刨削工件时，刨刀的速度较低，而刨刀返回时其速度较高的急回特性要求；在刨削过程中，曲柄摇杆机构的从动件摇杆3的压力角是变化的。 其它设计方案可由学生自行构思。 图 3-22 四、设计步骤 1、设计和选择方案 牛头刨床的主传动方案的设计与选择，可根据原始数据和没计要求，并充分考虑各种方案的特点进行。此外，还应考虑以下几个