机械原理课程设计
设计计算说明书
设计题目: 牛头刨床主传动机构设计
设计者：
指导教师：
年月日
一、设计任务书
1.1设计题目
设计的题目：牛头刨床的主传动结构的设计。
(a) (b)
图1-1a
牛头刨床
主传动机
构
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。
如图1-1。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05
.0的空刀距离)，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整H
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。
1.2设计要求
1.2.1功能上要求:
(1)电机连续回转，而刨头往复移动，因此需要将旋转运动转化
为直线运动；
(2)电机的高速转动降低为刨头的较低速移动，需要减速；
(3)在刨头工作过程中，切削阻力变化较大，需要调节速度波动；
(4)刨头切削时还需要实现进给运动。
1.2.2性能上要求:
(1)在工作行程时，要速度较低并且均匀，以减少电动机容量和
提高切削质量；
(2)在回程时速度要高，提高生产率。因此需要有一定的急回运
动。
另外要求机构传动性能良好，结构紧凑。
1.3设计参数
由于按照规定，我个人应选取第二组参数，即：
表1-1设计参数a
表1-2设计参数b
1.4设计任务
二、机构运动方案的提出与评价
2.1方案一
2.1.1方案一设计图
图2-1方案一
由图2-1可以看出，方案一是由摇杆滑块机构与凸轮机构串联而成
2.1.2方案一的运动分析及评价
（1）运动是否具有确定的运动
该机构中构件n=5。在各个构件构成的的运动副中Pl=6,Ph=1.凸轮和转子、2杆组成运动副中有一个局部自由度，即F'=1。机构中不存在虚约束。.由以上条件可知：机构的自由度F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构的原动件是凸轮机构，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。
（2）机构传动功能的实现
在原动件凸轮1带动杆2会在一定的角度范围内摇动。通过连杆3推动滑块4运动，从而实现滑块(刨刀)的往复运动。
（3）主传动机构的工作性能
凸轮1 的角速度恒定，推动2杆摇摆，在凸轮1 随着角速度转动时，连杆3也随着杆2 的摇动不断的改变角度，使滑块4的速度变化减缓，即滑块4的速度变化在切削时不是很快，速度趋于
2.2方案二
2.2.1方案二设计图：
图2-2方案二
由图2-2可以以看出，方案二由曲柄摇杆机构与齿条传动机构串联而成
2.2.2方案二的运动分析和评价
（1）运动是否具有确定的运动
该机构由齿条、扇形齿轮3、滑块2和杆1组成，其中杆1为主动件。滑块2以移动副的方式和扇形齿轮3连在一起。机构具有3个活动构件。机构中的运动副有原动件1的铰接，1和2的转动副以及2和3的移动副。机构中的运动副全都是低副，且Pl=4.在该机构中没有高副，也不存在局部自由度和虚约束。由此可知：
F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构中有一个原动件，原动件的个数等于该机构的自由度。所以，该机构具有确定的运动。
(2）机构功能的实现
根据机构图可知，整个机构的运转是由原动件1带动的。杆1通过滑块2带动扇形齿轮3的运动。扇形齿轮3和与刨头连接的齿条啮合。从而实现刨刀的往复运动。
（7）机构的经济性能
该机构中扇形齿轮与齿条的加工的精度要求很高，在工艺上需要比较麻烦的工艺过程，制作起来不是很容易。此方案经济成本较高。
2.3方案三
2.3.1方案设计图
图2-3方案三
2.3.2方案三的运动分析及评价
（1）运动是否具有确定的运动
该机构中构件n=5。在各个构件构成的的运动副中Pl=7,Ph=0。没有局部自由度。机构中不存在虚约束。.由以上条件可知：机构的自由度F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构的原动件是2杆，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。
（2）机构传动功能的实现
根据机构图可知，整个机构的运转是通过由构件2、3、4所构成的曲柄摇杆机构以及构件4、5、6所构成的偏置摇杆滑块进行传动的。当原动件曲柄2以定角速度做转动时，摇杆4亦在一定的角度范围之内循环摆动，进而实现构件6即刨头的周期性的往复的直线运动，进而实现切削的目的。
（3）主传动机构的工作性能
