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1、 本科畢業(yè)論文（設計） ( 2013 屆 ) 題 目： 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計 學 院： 機電與信息工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 魏 路 學號： 20906071064 指導教師： 蔣

2、宇 職稱（學位）： 講師 合作導師： 職稱（學位）： 完成時間： 2013 年 5 月 17日 成 績： 黃山學院教務處制 學位論文原創(chuàng)性聲明 茲呈交的學位論文，是本人在指導老師指導下獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考的其他個人或集體的研究成果，均在文中以明確方式標明。本人依法享有和承擔由此論文而產(chǎn)生的權利和責任。

3、 聲明人（簽名）： 年 月 日 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………1 英文摘要…………………………………………………………………………………1 1 引言 …………………………………………………………………………………2 1.1 牛頭刨床現(xiàn)狀…………………………………………………………………2 1.1.1 國際牛頭刨床使用現(xiàn)狀……………………………………………………2 1.1.2 我國牛頭刨床使用現(xiàn)狀……………………………………………………3 1.2 液壓牛

4、頭刨床與機械牛頭刨床的簡單比較…………………………………5 1.3 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計……………………………………………5 1. 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計要求……………………………………6 1. 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計的數(shù)據(jù)…………………………………7 2 原動機的選用 ………………………………………………………………………9 3 牛頭刨床帶傳動裝置確定與分析…………………………………………………11 4 牛頭刨床導桿機構分析……………………………………………………………12 4.1 其他方案與原方案的對比分析 ……………………………………………

5、12 4.2 導桿機構的方案確定 ………………………………………………………13 4.3 導桿機構的運動尺寸 ………………………………………………………13 4. 導桿的機構尺寸 …………………………………………………………14 導桿機構的運動分析 ………………………………………………………15 4. 速度分析 …………………………………………………………………15 4. 加速度分析 ………………………………………………………………17 導桿機構的動態(tài)靜力分析 …………………………………………………19 4. 取構件5、6基本桿組為示力體…………………………

6、………………19 4. 取構件3、4基本桿組為示力體…………………………………………20 4.5.3 取構件2為示力體 ………………………………………………………21 5 凸輪機構設計………………………………………………………………………23 凸輪機構基本尺寸的設計 …………………………………………………23 5.2 計算各分點的角位移值 ……………………………………………………24 推程運動階段 ……………………………………………………………24 回程運動階段 ……………………………………………………………25 用解析法計算凸輪理論輪廓和實際輪廓 ……

7、……………………………26 總結 ……………………………………………………………………………………32 參考文獻 ………………………………………………………………………………33 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計 機電與信息工程學院 機械設計制造及其自動化專業(yè) 魏路（20906071064） 指導老師：蔣宇（講師） 摘要：牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床。通過給定的原始數(shù)據(jù)，從牛頭刨床原動機的分析選擇、帶傳動的分析選擇，到進行執(zhí)行機構運動尺寸的分析計算，然后進行運動分析、動態(tài)靜力分析，找到其最優(yōu)的設計方案。然后再簡單對凸

8、輪機構進行設計分析。綜合所有設計分析的方案，選擇設計出相對最優(yōu)的牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件的設計。 關鍵詞：牛頭刨床；傳動系統(tǒng)；關鍵部件；最優(yōu)設計 The key components of the shaper drive system design College of electrical and Information Engineering Mechanical engineering and automation professional Weilu （20906071064） Director：Jiangyu(Lecturer) Abstract：The sha

9、per is a plane cutting a straight reciprocating motion of tool and the work table of intermittent movement to complete the work of the machine tool. Through the original data given, selection, selection of belt drive from the analysis of shaper motive, to analyze actuator size calculation, and then

10、motion analysis, static and dynamic analysis, to find the optimal design scheme. Then a simple design and analysis of cam mechanism. All design and analysis of the choice of design scheme, design of key components of the shaper drive system relatively optimal. Key Words： shaping machine; transmiss

11、ion system; key parts; optimal design；asp；b/s 1 引言 目前我國已經(jīng)擁有了機械牛頭刨床，液壓牛頭刨床等多種型號的牛頭刨床。但是每一種型號都不是全面的全能的，各有優(yōu)點和缺點，每一種機床都需要進行改進突破和創(chuàng)新。二零零八年機械行業(yè)增長形式一片大好，國民經(jīng)濟高速增長促進了對牛頭刨床的強烈需求從而提供了發(fā)展的良好契機。 牛頭刨床的工作運動是，經(jīng)過一定功率的電動機，通過V帶輪的傳遞，輸出經(jīng)過齒輪變速之后，通過一個固定短軸連接的大齒輪，短軸和齒輪之間有一定的間距，在這個間距之間安裝一個方形滑塊。動力的

12、傳輸裝置是靠一個長槽搖桿，它的運動通過方形滑塊被控制在長槽內滑動。當原動機帶動大齒輪以一定的速度轉動時，搖桿帶動滑塊擺動，搖桿通?？梢該u擺較大的角度，我們可以通過對大齒輪的中心距進行調整，就能夠對滑塊行程進行調整。 1.1 牛頭刨床現(xiàn)狀 在第一次工業(yè)革命時期，首先牛頭刨床被發(fā)明于英國，就在這個時期，還發(fā)明多種其他形式的機床。對于機床的發(fā)明，可以改善我們的生活質量水平，在提高生活質量的同時，又可以促進社會的進步。 從世界上牛頭刨床的擁有量上看，德國是使用牛頭刨床最多的國家，保守估計擁有75萬臺左右，美國的牛頭刨床擁有量也是很多的大概在61萬臺左右。 而我國是新型國家，牛頭刨床擁有量僅次

13、于德國和美國，位于世界第三位，但是中國至改革開放以來，一直以高速的發(fā)展速度和水平，實現(xiàn)中國的現(xiàn)代化和偉大復興，相信在未來的多年以后，憑著中國的高速發(fā)展和世界對于中國這個世界工廠的需求，中國將成為世界上牛頭刨床擁有量最多的國家。 縱觀我國牛頭刨床，都只是簡單的技術改造，技術水平還停留在8，90年代，與國外差距很遠，它能進行一些精度不高的加工。當然中國也沒有太多的高精度加工要求，這包括模具行業(yè)，真正需要高精度的是航空航天，軍事裝備方面。 目前我國已經(jīng)擁有了機械牛頭刨床，液壓牛頭刨床，數(shù)控牛頭刨床，還有正在研究的雙向牛頭刨床。但是每一種型號都不是全面的全能的，各有優(yōu)點和缺點，每一種機床都需要進行

14、改進突破和創(chuàng)新。二零零八年機械行業(yè)增長形式一片大好，國民經(jīng)濟高速增長促進了對牛頭刨床的強烈需求從而提供了發(fā)展的良好契機。當然中國也沒有太多的高精度加工要求，這包括模具行業(yè)，真正需要高精度的是航空航天，軍事裝備方面。 1.1.1 國際牛頭刨床使用現(xiàn)狀 德國的牛頭刨床首先從外形上來看，整個機床造型墩實厚重，從鑄件到每個零部件絕對不會偷工減料，都用足了料。比如刨削長度是1米的重量可以達到5噸多，噸位上面來說看重。這樣可以增加牛頭刨床的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性增加之后，精度就會提高。 還有一個方面是德國的牛頭刨床工作效率很高，華枕速度很快可以達到國內同等質量水平的一點5倍以上，電機功率也很大質量也很好所

15、以效率高，能源耗費少。所以干起活來很快，據(jù)我們在當?shù)剡M行一項測試，同樣是刨削一塊鋼板，人家的用時11分鐘，我們的34分鐘。質量好壞一目了然。呵呵，當然價格有點難以接受，3萬多歐元，國人一時不能承受。 史上最大牛頭刨床產(chǎn)自俄羅斯，它的刨削長度達到1.8米，比 國內生產(chǎn)的最大牛頭刨床多出30公分。目前我國最大型號是來自沈陽的1米5的。如果超過1米5就很難生產(chǎn)，對機床的各個零件的性能要求就比較高。機床總重量達到8噸，屬于重型設備。據(jù)了解它主要應用于船舶螺旋槳的加工和刨削，以及大型設備的加工。精度也非常高，目前只在北京和上海有現(xiàn)貨和的樣品。一個機床的最大型號能否進行突破和向上發(fā)展，代表了一個國家的綜

16、合實力，此次俄羅斯試生產(chǎn)成功表明了他的重工業(yè)非常發(fā)達非常有實力。 1.1.2 我國牛頭刨床使用現(xiàn)狀 目前我國已經(jīng)擁有了機械牛頭刨床，液壓牛頭刨床，數(shù)控牛頭刨床，還有正在研究的雙向牛頭刨床。但是每一種型號都不是全面的全能的，各有優(yōu)點和缺點，每一種機床都需要進行改進突破和創(chuàng)新。二零零八年機械行業(yè)增長形式一片大好，國民經(jīng)濟高速增長促進了對牛頭刨床的強烈需求從而提供了發(fā)展的良好契機，但是最近一年兩年，國內經(jīng)濟普遍不好，我們應該如何發(fā)展這是一個很大的問題。 應該大力發(fā)展裝備制造業(yè)，特別是高端的高技術含量。國外機床很多領域都統(tǒng)治著占據(jù)主導地位，中國制造都是中低端產(chǎn)品。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的中國制造

17、，已成為全社會的共識?？渴召彶豢尚校驗楦呖萍际侨思业暮诵臋C密，是國外經(jīng)濟命脈，國外怎么可能會輕易把技術傳給你，在幾乎是不可能的，所以我們只有一條路可走，那就是自己研發(fā)。這種境況已經(jīng)迫在眉睫，很多機床都是低效率的，精度不高的，所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，質量很差。比如說汽車，國產(chǎn)車經(jīng)常出問題，磨損大，耗油高，性能不好，是什么原因。那就是因為生產(chǎn)汽車零部件的機床精度不夠造成。 這個方面的例子比比皆是，從各個方面都能夠反映出來，甚至是1顆小小的螺絲釘都能夠反映出這個國家整體質量水平如何，它關系著人們生活水平的提高，所以我們要切切實實的提高機床的質量，牛頭刨床廠家要切切實實的提高牛頭刨床的質量。過去的五年規(guī)

18、劃是機床行業(yè)的黃金發(fā)展時期，機床行業(yè)總產(chǎn)值突破5000億元大關，為了繼續(xù)鞏固國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，國家計劃在未來的五年內要繼續(xù)扶持和振興機床行業(yè)，這是我們國家跨入發(fā)達國家必須要做的功課。國家從政策上以及稅收的各方面進行鼓勵，在高端裝備領域繼續(xù)擴大投資重點發(fā)展高新高科技工廠設備。 自從邁入21世紀以來，中國經(jīng)濟突飛猛進，人民生活水平有了大幅度的提高，各行各業(yè)都有了較大的增長，無論是ＧＤＰ的增長還是人民存款的增長都顯示了這個國家經(jīng)濟蓬勃向上。 國家的宏觀政策也表明中國應該向機床強國邁進，機床行業(yè)應該制定中長期發(fā)展規(guī)劃，我國的機床行業(yè)有條不紊地向機床強國進軍。目前我國正在處于工業(yè)化國家中期發(fā)展階段，

19、很多行業(yè)需要進一步的鞏固，現(xiàn)在正處于關鍵發(fā)展階段，如果再努1把力就可以跨入發(fā)達國家行列，如果稍有不慎就可能會原地踏步走或者是倒退。所以在這一期間，我們可以向一些支柱性工業(yè)，比如數(shù)控車床行業(yè)，再比如牛頭刨床行業(yè)，但是這些中小機床滿足了我國機床工程量72%以上的項目，從發(fā)達國家的發(fā)展歷史經(jīng)驗來看，這一階段期間最主要的特點就是制造業(yè)設備更新發(fā)展速度明顯很快，而且其設備改造加速，企業(yè)設備更新改造投資占固定資產(chǎn)投資的比將要逐步提高。隨著信息化產(chǎn)業(yè)升級需求的釋放及國家對于我國裝備制造業(yè)的大力扶植和國家出臺的對于“裝備制造業(yè)振興規(guī)劃”等一系列利好政策，我國的機床制造行業(yè)一定會迎來更好的發(fā)展，和長期高速的進步

20、。 學習國外先進技術，在一些歐美發(fā)達國家，他們國家的機床行業(yè)相當發(fā)達許多中小機床，數(shù)控機床的應用相當普遍。但是在我國機床人均占有量很低，特別是高端設備方面人均擁有量更少，這就是我們國家與發(fā)達國家的差距之所在，從這一點上來說在很長一段時間內我國的機床行業(yè)還有很大的發(fā)展空間，無論是在牛頭刨床上還是在高端設備數(shù)控機床方面都需要一個量的增長和質量的增長，作為一個企業(yè)和商人也應該看到這個商機。我國經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年(2011-2015年)規(guī)劃綱要，未來我國制造的發(fā)展將是前所未有的。政府明確了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的計劃，機床的發(fā)展也將是前所未有的在整個規(guī)劃中，中國政府明確表示要提高人民的生活水平，主要加強經(jīng)

21、濟建設。機床和機械企業(yè)尤其注重外在政策的調整，因為他和整個國民經(jīng)濟息息相關。 在過去的五年時間李米娜中國政府證明了英明領導，社會國家的發(fā)展贏得了飛躍的進步，大幅提升了綜合國力，2010年國內生產(chǎn)總值GDP達到39.8萬億元，躍居世界第二位，國家財政收入也達到了質的飛躍；調整經(jīng)濟結構加快步伐，糧食生產(chǎn)在于農業(yè)方面特別是連年獲得好收成，產(chǎn)業(yè)結構積極進展取得了優(yōu)化升級。 未來五年機床行業(yè)面臨大發(fā)展時期，據(jù)一些經(jīng)濟學家預測，除非國家發(fā)生重大事件或者全球化生突發(fā)性事件，比如戰(zhàn)爭或者是全球性經(jīng)濟危機。由此看到未來的經(jīng)濟規(guī)模是現(xiàn)在的好幾倍，那么機床需求量會大幅上升，可見未來機床市場大有潛力面臨大發(fā)展時期

22、。必定會促進加工中心，數(shù)控行機床大發(fā)展，由于中國的經(jīng)濟基數(shù)大，所以對中小機床需求量也會大增，向搖臂鉆、牛頭刨床、銑床將會增長100%左右。 1.2 液壓牛頭刨床與機械牛頭刨床的簡單比較 　從經(jīng)濟環(huán)保上來看，，因為他有簡單結構可以由電動機直接帶動來回運動，免除了中間動力傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)和通過的液壓泵的這一個過程，所以更直接更經(jīng)濟和環(huán)保，動力傳輸消耗方面也是比較小。 從動力強勁上面來說，還是液壓牛頭刨床要好，雖然在過程傳輸中有一些損耗動力，可是通過液壓泵，一部分動力傳輸?shù)脚俚渡媳患訌娏?，對于加工大型的零部件還是液壓的牛頭刨床要好。 雖說中國現(xiàn)階段市場上最主要的還是機械式和液壓式牛頭刨

23、床，但對于日后的發(fā)展而言，數(shù)控機床還是日后發(fā)展的方向。出于本國實情出發(fā)，由于勞動力成本低，機械式牛頭刨床價格低廉，操作簡單，無需技術過硬的特殊人才，易于上手加工，維修維護方便、簡單等這些種種因素都促使大多生產(chǎn)廠商不愿購買使用更為先進的數(shù)控牛頭刨床；另一方面則是來自于國際上的因素，中國的數(shù)控機床雖然產(chǎn)量很大，市場將來也會很大，但是高等技術還是被歐洲所控制，中國最好的數(shù)控機床也趕不上美國和歐洲的一流機床。據(jù)統(tǒng)計我國2012年第一季度，數(shù)控機床進口80多億美元同比增長40%，大部分為高檔機床。雖然中國經(jīng)濟降溫，但是進口量仍然高速飛漲。這意味著許多行業(yè)正在向高精、高細、高速、柔性、智能，方向發(fā)展。目前

24、市場上五軸聯(lián)動加工中心多用于航天航空、軍事軍工、高精密儀器、衛(wèi)星部件。 1.3 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計 牛頭刨床是一種靠往復直線運動的刀具及間歇運動的工作臺來完成平面切削加工工件的的機床。如圖1-1所示，電動機經(jīng)過減速箱的減速傳動裝置，帶和齒輪傳動，帶動執(zhí)行機構，導桿機構和凸輪機構，完成刨刀的往復運動和間歇移動。工作行程時，刨刀速度要平穩(wěn)；空回行程時。刨刀要退回快速，即要有急回作用。 圖1-1 牛頭刨床機構簡圖 1. 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計要求 電動機軸與曲柄軸平行，刨刀刀刃點E和鉸鏈點C的垂直距離為50mm，使用壽命10年，每日一班制工作，有輕微沖擊的載荷

25、。允許轉速偏差為5%的曲柄2。對于導桿機構來說最大壓力角應為最小值；凸輪機構的最大壓力角也應在許用值范圍內，擺動從動件9的升、回程運動規(guī)律均為等加速、等減速運動，執(zhí)行構件的傳動效率按0.95計算，有過載保護的系統(tǒng)，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計。 c）牛頭刨床關鍵部件簡圖 圖1-2 牛頭刨床的參考示意圖 1. 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計的數(shù)據(jù) 表1-1 牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計的數(shù)據(jù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 導桿機構運動分析 轉速 （r/min） 48 49 50 52 50 48 47 55 60 5

26、6 機架/mm 380 350 430 360 370 400 390 410 380 370 工作行程 /mm 310 300 400 330 380 250 390 310 310 320 行程速比系數(shù)K 連桿與導桿之比 導桿機構動態(tài)靜力分析 工作阻力/N 4500 4600 3800 4000 4100 5200 4200 4000 6000 5500 導桿質量 20 20 22 20 22 24 26 28 26

27、 22 滑塊質量 70 70 80 80 80 90 80 70 80 60 導桿4質心轉動慣量 凸輪機構設計 從動件最大擺角 從動件桿長 125 135 130 122 123 124 126 128 130 132 許用壓力角 40 38 42 45 43 44 41 40 42 45 推程運動角 75 70 65 60 70 75 65 60 72 74 遠休止角 10 10 10 10 10 10

28、10 10 10 10 回程運動角 75 70 65 60 70 75 65 60 72 74 2 牛頭刨床原動機的選用 牛頭刨床的工作運動是，經(jīng)過一定功率的電動機，通過V帶輪的傳遞，輸出經(jīng)過齒輪變速之后，通過一個固定短軸連接的大齒輪，短軸和齒輪之間有一定的間距，在這個間距之間安裝一個方形滑塊。動力的傳輸裝置是靠一個長槽搖桿，它的運動通過方形滑塊被控制在長槽內滑動。當原動機帶動大齒輪以一定的速度轉動時，搖桿帶動滑塊擺動，搖桿通?？梢該u擺較大的角度，我們可以通過對大齒輪的中心距進行調整，就能夠對滑塊行程進行調整。 電動機有各種類

29、型（交流異步電動機、直流電動機、交流變頻變速電動機、伺服電動機、步進電動機、力矩電動機等）。交流三相異步電動機結構簡單、價格便宜、體積小、維護方便、運行可靠、堅固耐用；能保持恒速運行及經(jīng)受較頻繁的啟動、反轉及制動；但啟動轉矩小，調速困難。相對于三相異步電動機，直流電動機結構復雜，使用維護不方便，而且要用直流電源；雖然伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小，但是其控制線性是非線性，并且由于轉子電阻大，損耗大，效率低，只適用于的小功率控制系統(tǒng)；步進電動機控制不當容易產(chǎn)生共振，難以運轉較高的轉速，能源運用效率低，而且在高速運轉時會產(chǎn)生共振和噪聲；一般機械系統(tǒng)中運用最多的是交流三相異步電動機。所以，綜合考慮各方面

30、的條件，確定原動機為交流三相異步電動機。 原動機的轉速確定為：根據(jù)表2-1所設計的主執(zhí)行機構轉速和傳動系統(tǒng)的設計要求，可選擇出原動機的轉速為之間為宜，可以選擇。 原動機的類型確定為：Y型三相異步電動機，轉速，電動機型號為,額定電流為，效率為，噪聲也比較低。 選擇給定執(zhí)行機構的數(shù)據(jù)表的第一組數(shù)據(jù)作為分析設計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表見下頁： 表2-1 牛頭刨床關鍵部件設計原始數(shù)據(jù)表 導桿機構運動分析 導桿機構動態(tài)靜力分析 轉速 （r/min） 機架/mm 工作行程 /mm 行程速比系數(shù)K 連桿與導桿之比 工作阻力/N 導桿質量 滑塊質

31、量 導桿4質心轉動慣量 48 380 310 4500 20 70 凸輪機構設計 從動件最大擺角 從動件桿長 許用壓力角 推程運動角 遠休止角 回程運動角 125 40 75 10 75 3 牛頭刨床帶傳動裝置確定與分析 在牛頭刨床工作過程中，電動機經(jīng)過減速傳動裝置（帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機構（導桿機構和凸輪機構），完成刨刀的往復運動和間歇移動。電動機不宜與齒輪減速裝置直接聯(lián)接，中間需要機械傳動方式連接，通常我們運用到的有鏈傳動，帶傳動，和摩擦輪傳動幾種。雖說中國現(xiàn)階段市場上最主要的還

32、是機械式和液壓式牛頭刨床，但對于日后的發(fā)展而言，數(shù)控機床還是日后發(fā)展的方向。出于本國實情出發(fā)，由于勞動力成本低，機械式牛頭刨床價格低廉，操作簡單，無需技術過硬的特殊人才，易于上手加工，維修維護方便、簡單等這些種種因素都促使大多生產(chǎn)廠商不愿購買使用更為先進的數(shù)控牛頭刨床；另一方面則是來自于國際上的因素，中國的數(shù)控機床雖然產(chǎn)量很大，市場將來也會很大，其中應用最為廣泛的是帶傳動在與執(zhí)行機構聯(lián)接中需要用到減速裝置，自然就用到齒輪減速裝置。綜合考慮各方面的因素選擇帶傳動。 帶傳動又可分為平帶傳動、圓帶傳動、V帶傳動和多楔帶傳動（如圖3-1所示） 圖3-1 摩擦輪帶傳動的幾種類型 平帶傳動結構

33、簡單，傳動效率高，在傳動中心距較大的情況之下應用較多。 V帶傳動的V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽，傳動時，V帶的兩個側面和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力，V帶傳動允許的傳動比大，結構緊湊，大多數(shù)V帶已經(jīng)標準化，V帶的特點使其獲得了廣泛的應用。 多楔帶主要用于傳動功率較大同時要求結構緊湊的場合。 圓帶結構簡單，其材料多為皮革、棉、麻、棉綸、聚氨酯等。多用于小功率傳動。 綜合各種帶傳動的分析對比，應選擇V帶傳動。 4 牛頭刨床導桿機構分析 如圖1-1 牛頭刨床的簡圖所示，。圖為其參考示意圖。（皮帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機構（導桿機構和凸輪機構）完成刨刀

34、的往復運動和間歇移動。刨床工作時，刨頭6由曲柄2帶動右行，刨刀進行切削，稱為工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刨刀左行時，即為空回行程，此行程無工作阻力。在刨刀空回行程時，凸輪8通過四桿機構帶動棘輪機構，棘輪機構帶動螺旋機構使工作臺連同工件在垂直紙面方向上做一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。 按照圖1-2 牛頭刨床的參考示意圖所示，畫出原方案的簡圖如下： 圖4-1 牛頭刨床原方案簡圖 其他方案與原方案的對比分析 （a） (b)

35、 (c) 圖4-2 三種執(zhí)行機構的方案簡圖 （a） ：因為其自由度，機構具有確定的運動。此方案以滑塊機構替代轉動機構，增加了摩擦，以曲柄機構帶動的刨刀需加一個較大的力，動力性能較差。 （b） ：因為其自由度,機構具有確定的運動。其沖擊振動較大，零件易磨損，維護較難，對設備要求較高，導致成本增加。 （c） ：因為其自由度, 機構具有確定的運動。與原方案相比，結構同樣簡單，但由于此方案中刨頭會受到曲柄轉動時向上的力，不利于力的傳動。 導桿機構的方案確定 就原方案而言： 1. 機構具有確定運動，自由度為，曲柄為機構原動件； 2. 刨刀通過曲柄帶動擺動導

36、桿機構和滑塊機構實現(xiàn)往復移動，實現(xiàn)切削功能，能滿足功能要求 3. 對于牛頭刨床的工作性能。牛頭刨床工作行程中，刨刀行動速度較慢，擺動導桿機構使其具有急回作用，可滿足任意行程速比系數(shù)的要求； 4. 傳遞性能，傳動性能好，能承受較大的載荷，傳動間隙較大； 5. 動力性能，傳動平穩(wěn)，工作過程中沖擊震動較??； 6. 牛頭刨床的結構和理性，結構簡單合理，尺寸和質量也較小，制造和維修也較容易； 7. 在經(jīng)濟成本性方面，無特殊復雜的工藝和設備要求，成本較低 故我們綜合各方面的因素可以選擇原方案的執(zhí)行機構設計。 4.3 導桿機構的運動尺寸 選擇原始分析數(shù)據(jù)： 表4-1 選擇第一組數(shù)據(jù)進行

37、分析 導桿機構運動分析 導桿機構動態(tài)靜力分析 轉速 （r/min） 機架/mm 工作行程 /mm 行程速比系數(shù)K 連桿與導桿之比 工作阻力/N 導桿質量 滑塊質量 導桿4質心轉動慣量 48 380 310 4500 20 70 4. 導桿的機構尺寸 根據(jù)行程速比系數(shù)K與極位夾角的關系公式： （4-1） 由原始數(shù)據(jù)知，機架，工作行程 則代入數(shù)據(jù)經(jīng)過計算得，原動件桿4的極位夾角： 由三角形的正弦函數(shù)定理得曲柄2的長度：

38、 （4-2） 導桿4的長度是： （4-3） 連桿5的長度： （4-4） 最終算出各尺寸， 運用AutoCAD畫出機構簡圖 圖4-3 機構簡圖 導桿機構的運動分析 4. 速度分析 圖4-4 機構左右極限簡圖 機構的左右極限位置用紅色實線表示，一般位置用黑實線表示，A點是速度分析

39、開始點，取為重合點進行求解。 已知曲柄的轉速，所以點的速度為： （4-5） 其方向垂直于,指向與的轉向一致。 由運動合成原理可知，重合點有 （4-6） 方向： ∥ 大?。?? √ ? 取極點，按比例尺作與機構簡圖繪在同一圖樣上的速度圖，如圖3-2所示： 圖4-5 速度圖 利用公式和各個值之間的關系可以求出構件4（3）的角速度和構件4上B點的速度以及構件4與構件3上重合點A的相對速度。由于

40、 （4-7） 可以求出導桿4角速度 （4-8） 所以可以得出，構件4與構件3上重合點A的相對速度的值是： （4-9） 對構件5上B、C點，列同一構件兩點間的速度矢量方程： （4-10） 方向： √ 大?。?? √ ? （3-8） 即也就是滑塊6的速度

41、 （4-11） 滑塊6位移的值是： （4-12） 4. 加速度分析 我們從已知的點一次進行計算得出以下結果： 所以 （4-13） 大?。? √ ? √ √ ? 方向： A→ A→ // 取極點，如圖4-6所示： 圖4-6 加速度圖 根據(jù)已知條件可以

42、求出： 所以可以求出構件4的角加速度為： （4-14） 大?。? ？ √ √ ？ 方向：//水平軸 √ C→B 刨頭6的加速度 （4-15） （4-16） 導桿機構的動態(tài)靜力分析 （4-17） 4. 取構件5、6基本桿組為示力體 因構件5為二力桿，只對構件6作受力

43、分析即可，首先列力平衡方程： 大?。? ？ √ √ √ ？ 方向： //水平軸 //水平軸 //BC 按比例尺作力多邊形，如圖4-7，求出運動副反力和。 （4-18） （4-19） a) b) c) 圖4-7 力的多邊形示意圖 4

44、. 取構件3、4基本桿組為示力體 已知，則我們可以求出反力： （4-20） 圖4-8 然后我們可以再對構件4列力平衡方程，求出機架對構件4的反力： 大?。? √ √ √ √ ？ 方向： //BC √ ？ （4-21） 4. 取構件2為示力體 圖4-9

45、 （4-22） 5 凸輪機構設計 凸輪機構原始數(shù)據(jù)如下表所示 表5-1 凸輪機構的原始數(shù)據(jù) 凸輪機構基本尺寸的設計 已知表5-1的基本數(shù)據(jù)，根據(jù)公式 （5-1） 可以算出近休止角： ，而擺動推桿，所以 牛頭刨床的的凸輪機構簡圖，如下圖5-1簡圖所示 圖5-1 擺動從動件盤形的凸輪機構 凸輪與從動件的接觸點D的速度方向垂直于,而D點的受力方向垂直于平底。因此其壓力角的計算公式為：

46、 (5-2) （5-3） 由此可得壓力角和基圓半徑大小的關系，壓力角越大，則基圓半徑越小。在其他參數(shù)不變的情況下，當壓力角為許用壓力角時，并且選擇正確的從動件偏置方向后，可以得到最小的基圓半徑，此時 5.2 計算各分點的角位移值 推程運動階段 從動件的的最大擺角，所以擺桿按等加速度運動規(guī)律上擺的角度范圍是。

47、 （5-4） 其中推程運動角，所以在推程運動階段，取為一個分度值，則 0 15 30 0 從動件的的最大擺角，所以擺桿按等減速度運動規(guī)律上擺的角度范圍是。 （5-5） 其中推程運動角，所以在推程運動階段，取為一個分度值，則 45 60 75 15 回程運動階段 從動件的的最大擺角，所以擺桿按等加速度運動規(guī)律下擺的角度范圍是。

48、 （5-6） 其中推程運動角，所以在推程運動階段，取為一個分度值，則 0 15 30 15 從動件的的最大擺角，所以擺桿按等減速度運動規(guī)律下擺的角度范圍是。 （5-7） 其中推程運動角，所以在推程運動階段，取為一個分度值，則 45 60 75 0

49、 用解析法計算凸輪理論輪廓和實際輪廓 擺桿的初始位置角 滾子中心處D點的直角坐標為 Ⅰ 計算理論輪廓 推程階段： ①點4：， 已知得， 誤差： ②點8：， 從已知得， 誤差： 回程階段： ③點17：， 已知得， 誤差： ④點23：， 從已知得， 誤差：

50、 Ⅱ 計算實際輪廓 推程階段： ①點4：，，， 因為凸輪的工作線為內等距線，所以 從已知得， 誤差： ②點8：，，， 因為凸輪的工作線為內等距線，所以 從已知得， 誤差： 回程階段： ③點17：，，， 因為凸輪的工作線為內等距線，所以 從已知得， 誤差： ④點23：，，， 因為凸輪的工作線為內等距線，所以 從已知得， 誤差： 用反轉

51、法作圖繪制凸輪的理論輪廓與實際輪廓，如圖所示。 圖5-2 理論輪廓與實際輪廓題圖 總結 如今我們馬上將要步入社會，將要對這個滋養(yǎng)了我們的四年的大學說再見了。有關畢業(yè)論文，我的題目是，牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件設計。牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床，在這次論文設計過程中，通過給定的原始數(shù)據(jù)，從牛頭刨床原動機的分析選擇、帶傳動的分析選擇，到進行執(zhí)行機構運動尺寸的分析計算，然后進行運動分析、動態(tài)靜力分析，找到其最優(yōu)的設計方案。然后再簡單對凸輪機構進行設計分析。最后綜合所有設計分析的方案，選擇設計出相對最優(yōu)的牛頭刨床傳動系統(tǒng)關鍵部件的設計

52、。 通過本次論文設計，本人對牛頭刨床有了更深層次的了解與體會。任何一臺機器都不是簡簡單的機械組合，他需要考慮環(huán)境，人為，使用條件等等各方面的因素。牛頭刨床也是如此。通過此次論文設計過程中所遇到的種種困難，讓自己也充分認識到了自己的不足，缺乏經(jīng)驗缺乏真正的過程和生產(chǎn)操作，甚至理論知識方面也不是非常熟悉于心。在以后的工作學習當中，自己一定努力學習，從基礎做起，努力營造自己的未來。 參考文獻 [1] 孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理［M. [2] 黃繼昌,徐巧魚,張海貴.實用機構圖冊［M. [3] 吳宗澤,羅圣國

53、．機械設計課程設計手冊［M. [4] 王三民．機械原理與設計課程設計［M. [5] 陳國華．機械機構及應用［M. [6] 毛謙德,李振清．袖珍機械設計師手冊（第3版）［M. [7] 呂仲文.機械創(chuàng)新設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [8] . [9] 劉曉慧.華章[J].牛頭刨床六桿機構簡介,2009,(9):6-7. [J].多目標規(guī)劃下的牛頭刨床優(yōu)化設計,2011,(1):15-17. [11] Yoshimi Ito, Dr.Eng., CEng.Thermal Deformation in Machine Tools［Ｍ］．New York: McGraw-Hill Professional,2010.7.