西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書機械子系統(tǒng)綜合設計與分析牛 頭 刨 床 的 設 計 說 明 書學 校 名 稱 ： 西安工業(yè)大學 設 計 者 ： XXXXXX 學 號 ： XXXXXXXX 指 導 教 師 ： XXXXXXXXXX 二 〇 一 〇 年 六 月 十 日西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書目錄機械子系統(tǒng)綜合設計與分析 .1牛 頭 刨 床 的 設 計 說 明 書 .1摘要 3關鍵詞 3第一章：緒論 31） 課 程 設 計 目 的 .32） 課 程 設 計 的 任 務 .33） 牛 頭 刨 床 簡 介 .44） 參 數(shù) 設 計 .4第二章：方案設計 5運 動 要 求 .5方 案 （ 1） .5方 案 （ 2） .6方 案 （ 3） .7方 案 確 定 .9第三章：結構設計 91） 電 動 機 選 型 .92） V 帶 設 計 與 計 算 103） 齒 輪 校 核 .134） 支 撐 件 設 計 .165） 鍵 聯(lián) 接 的 選 型 與 驗 算 196） 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 .20第四章：分析與驗證 21第五章：參考文獻 24第六章：致謝 25西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書摘要：牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。本文介紹一種牛頭刨床最大刨削長度 320mm，詳細完成了牛頭刨床方案設計、結構設計、Adams 和 Ansys 分析與驗證、裝配圖以及主要零部件。其中詳細進行了刨床電動機選擇、V 帶選型與校核、齒輪選型與點蝕校核、滾動軸承選型與校核……對牛頭刨床推動到最遠處臂的彎曲進行了 Ansys有限元分析。作為本科生課程設計達到了其目的，完成了書本理論到實踐的轉型。關鍵詞：牛頭刨床、課設設計、Ansys第一章：緒論1） 課 程 設 計 目 的課程設計目的在于進一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生的獨立解決有關課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個比較完整的概念，具備計算和使用科技資料的能力。2） 課 程 設 計 的 任 務1.設計牛頭刨床的參數(shù)，要求包括加工范圍和動力。2.進行至少 2 種傳動方案對比的設計。3.結構的設計，包括：電動機選擇、V 帶的選擇與校核、齒輪選型并進行點蝕校核等等。4.對牛頭刨床進行設計并要求運用 Adams 和 Ansys 分析與驗證。根據(jù)給定的機器的參數(shù)，在此基礎上對各個機構進行結構和運動設計。5.繪制 A1 裝配圖、2 張 A2 主要零件零件圖圖紙、1 張彩印 Adams 或 Ansys 的圖紙；編寫小四 25 頁左右說明書等。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書3） 牛 頭 刨 床 簡 介牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應不同高度的工件加工。牛頭刨床機構簡圖4） 參 數(shù) 設 計牛頭刨床參數(shù)表名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù)最大刨削長度 L 320工作臺上平面 T 形抽寬度A（按 GB/T158-1996）14工作臺最大橫向行程 360 工作臺上平面 T 形摘中心距 80西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書滑枕底面至工作臺上平面的最大距離300 主電機功率 (kw) 4工作臺上平面長度 1 320 最大切削力（kN） 3.2工作臺上平面寬度 b 270 外形尺寸（mm） 1780×930×1310刀架最大工作行程 100 工作臺最大承載重 kg 100第二章：方案設計運 動 要 求（1） 刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù) K 要在 1.4左右。（2） 切削階段刨刀應近似勻速運動，刨刀行程要在 320mm 左右。方 案 （ 1）西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書說明：桿件 1 為主動件方案（1）如上圖所示采用偏置曲柄滑塊機構。1） 結構最為簡單，能承受較大載荷。但其存在有較大的缺點。2） 由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構所需活動空間較大。3） 機構隨著行程速比系數(shù) K 的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方 案 （ 2）西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書說明：桿件 1 為主動件方案（2）如上圖所示由凸輪機構和搖桿滑塊機構組成。方案特點如下：1） 凸輪機構雖可使從動件獲得任意的運動規(guī)律，但凸輪制造復雜，表面硬度要求高，因此加工和熱處理費用較大。2） 凸輪與從動件為高副接觸，只能承受較小的載荷，且表面磨損較快，磨損后凸輪的廓線形狀即發(fā)生變化。3） 由于滑塊的急回運動性質(zhì)，凸輪機構受到的沖擊較大。4） 滑塊的行程 H 比較大調(diào)節(jié)困難，必然使凸輪機構的壓力角過大，為了減小壓力角，必須增大基圓半徑，從而使凸輪和整個機構的尺寸十分龐大。5） 需用力封閉或幾何封閉的方法，保持凸輪和從動件始終接觸，使機構復雜。方 案 （ 3）西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書說明：桿件 1 為主動件方案（3）如上圖所示有兩個四桿機構組成。使 ba，構件 1,2,3,6 便構成了擺動導桿機構，基本參數(shù)為 。構件 3,4,5,6 構成搖桿滑塊機構。方案特點ba??如下：1）為一種平面連桿機構，機構簡單，加工方便，能承受較大載荷。2）具有急回作用，其行程速比系數(shù) ，而 。只要正確選擇180+K=-?? 1arcsin??，即可滿足行程速比系數(shù) k 的要求。??西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書3）滑塊的行程 ， 已經(jīng)確定，因此只需選擇搖桿 CD 的長度，即2sinCDHL????可滿足行程 H 的要求。4）曲柄主動，構件 2 和 3 之間的傳動角始終為 。搖桿滑塊機構中，當 E 點90?的軌跡位于 D 點所作圓弧高度的平均線上時，構件 4 和 5 之間有較大的傳動角，該方案傳力性能良好。5）機構橫向與縱向運動尺寸都不大，比較勻稱合理。6）工作行程中，能使刨刀的速度比較慢，而且變化平緩，符合切削要求。7）當 時，得10,38,540,135CDDEambLm??構件 2 和 3 間的傳動角為 ，構件 4 和 5 間的最小傳動角.46,KH9?，機構橫向運動尺寸為 446.5mm，縱向運動尺寸為 540mm?？梢妋in859??此方案加工簡單，占面積小，運動部分靈活，傳動省力。方 案 確 定從以上方案比較中可知，為了實現(xiàn)給定的刨刀運動要求（刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù) K 要在 1.4 左右。切削階段刨刀應近似勻速運動，刨刀行程要在 320mm 左右。 ） ，以采用第（3）方案較宜。第三章：結構設計1） 電 動 機 選 型選擇電動機類型○ 1按已知工作條件和要求，選用 Y 系列一般用途的三相異步電動機選擇電動機的容量○ 2工作機所需功率：西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書kWPW16.395.0//max???傳動裝置總效率： 23grcb?由《機械設計手冊》查得各部分效率如下：V 帶傳動效率 ，齒輪（8 級精度）效率 ，一對滾動軸承效率95.0?b?97.0?g?，萬向聯(lián)軸器效率 ；98.0r 98.0?c24.75.3??所需電機功率： kWPw83.24.0/163/??查 Y 系列電動機技術數(shù)據(jù)，選電動機額定功率 為 4kW 的 Y112M-4 電動機。edP確定電動機轉速○ 3電機轉速可選范圍 min/180~in/)12~8()3250rringbwd ???可選同步轉速 1500r/min 和 1000r/min。選用同步轉速 1000r/min 的電動機，查表 10-2 額定功率為 為 4kW 的 Y132M1-6 電動機,其滿載轉速 。edP min/960r?2） V 帶 設 計 與 計 算確定計算功率○ 1 caP由《機械設計》表 8-7 查 =1.2AK西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書kWPKAca 60.483.21????選擇 V 帶型號○ 2由 和 《機械設計》圖 8-11 選用 A 型 V 帶。????????1選擇帶輪 、○ 3 1d2由表 8-8，查取 A 型帶輪 ，應使 ，小帶輪轉速較低，選m75in?min1d?。md10?驗算帶速 v smnd/53.10694.3106?????帶速在 5~25m/s 之間， 選擇合適。1did2750.12???參考表 8-8 給出的帶輪直徑系列，取 。md280?轉速誤差 %5018.2758????確定中心距 a 和帶長○ 4 dL查《機械設計》初定中心距 0a)(2)(7.021021 dd???ma830初選 帶長 40?西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書 mddaLd 1430)()(22210 ??????查表 8-2 取 md4?中心距 Lad385200???a 的調(diào)整范圍 mLd364015.min???ad27.x?驗算小帶輪上的包角○ 6 1???????543.718012aD?大于 滿足小帶輪包角要求?確定 V 帶根數(shù)○ 7按式（8-26）LadArcaKPz)(0???由表 8-4a kW3.1由表 8-4b 查得 .0?由表 8-5 查得 93.aK由表 8-2 查得 6.0?L西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書代入求根數(shù)公式（5-21） ，得 98.36.09)1.03(42)(0 ???????LadAKPz取 z=4確定初拉力○ 8 ??0minF查表 8-3 得 A 型 V 帶的單位長度質(zhì)量 ，所以mkgq/1.0?NvKzvPFca89)5.2(02?????應使帶的實際初拉力 。??0minF?計算壓軸力○ 9 P??NFzP812sin2m0???3） 齒 輪 校 核齒輪傳動的設計計算選擇齒輪材料和熱處理、精度等級○ 1由表 10-1 選擇小齒輪 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 280HBS，大齒輪 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS；精度等級為 7 級。初選 ， ， ，取 ，傳動比231?z1.i 9.13.212????iz 2?z不變。.7i按齒面接觸疲勞強度設計。○ 2西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書3211 )][(2. HEdZuKTd????（1） 確定式中各項數(shù)值： 1） 因載荷有輕微沖擊，初選 =1.3tK2） 計算小齒輪傳遞的轉矩。 mNT??9538013）由表 10-7 選取齒寬系數(shù)， 1?d?4）由表 10-6，選 MPazE8.195）由圖 10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，MPaH601lim??大齒輪接觸疲勞強度極限 。aH502lim??6）由式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù)。 81 1042.5308147.360????hjLnN8125i7）由圖 10-19 取解除疲勞壽命系數(shù)， ；90.1?HNK95.2?HN8）計算解除疲勞許用應力。 MPaSKHNH540][1lim1??.22li2（2）計算。1）試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 設計齒輪參數(shù)1tdMPaH5.2][??西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書將確定后的各項數(shù)值代入設計公式，求得： mZuKTdHEdt 396.5)][(123. 21 ?????2） 計算圓周速度 。Vsnvt /29.3/106.943106????3） 計算齒寬 b 165.39.6dtm?????4） 計算齒寬與齒高之比。模數(shù) 12.75ttdz?齒高 .6.3thm10.7b?5） 計算載荷系數(shù)。查《機械設計》表得到 1?AK12.?vK43.?H1??則 594.1???HVAK6）按實際的載荷系數(shù)校正系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a）得西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書 mKdtt 95.63.15496.31 ???7)計算模數(shù) m。 12.9dmz?選取第一系列標準模數(shù) n3幾何尺寸計算○ 31） 計算分度圓直徑 12437dzm??，選取23.5.280z?28034dz??2） 計算中心距 1256am??3） 計算齒輪寬度 172db?取 210,5Bm?4） 支 撐 件 設 計滾動軸承的選擇計算(1)選擇軸承類型和型號選擇圓錐滾子軸承 30207。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書查《機械設計》表 13-5，30207 軸承的， ，e=0.37,Y=1.6kNCr2.54?kr5.630?（2） 計算軸承的徑向載荷。計算外力：圓周力 NdTFt 2710.7953821???徑向力 Fntr 10679310cos2tan27cosa???????軸向力 NtA 5179310tan27an?????西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書軸承受力分析圖水平面支反力 mNdFMa ?????179320.751)()( 3213321 LFLFQARH ??NMRQ78)32311 ???FFQRH951067812 ????垂直方向支反力 3321)(LtV??NLFtV 80657321??VtV1942??合成支反力 NFHVr 12578032211 ?????r 9942222(3) 計算軸承的軸向載荷西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書 NYFrs 3526.121???rs 7.92因為 ，故軸承 1 壓緊，軸承 2 放松1286sAs FNF???,NFAsa8621??sa752(4) 計算動載荷對于軸承 1 eFra??05.12861 NYXfParp 2517)86.4.()(111 ??????對于軸承 2 eFra??3.0215967NfPrp21.22??（5）計算軸承壽命 因為 ，該對軸承的最短壽命為21P? yearrCnLrh 3528301)87.254(.37601)(6011 ?????yearLh10?故該對軸承壽命足夠。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書5） 鍵 聯(lián) 接 的 選 型 與 驗 算齒輪周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，由《機械設計》表 6-1 查得平鍵截面。mLhb7018???鍵聯(lián)接的強度計算：根據(jù)平鍵聯(lián)接的擠壓強度條件 ppkldT][1023?????k=0.5h=0.5×11mm=5.5mm,l=L-b=70mm-12mm=52mm,d=64mm, 由表 4-1 查得，MPap120][?? pp MPa][716452.0833 ??????所以平鍵聯(lián)接的強度足夠。6） 聯(lián) 軸 器 的 選 擇根據(jù)軸的計算轉矩，mNTKAca ?????214.736.23.1轉速 和三軸的最小直徑，從《機械設計課程設計》表 16-2 查得，min/91.43rn?采用彈性柱銷聯(lián)軸器,203514/248??TGBYAJHL其公稱轉矩 ，許用轉速 。mNTn??1250min/][rn?由于 ，nca?][3可知聯(lián)軸器滿足要求。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書第四章：分析與驗證按照選用的方案設計做出的 Adams 分析如下圖所示：位移曲線圖由圖可以看出刨銷的行程約為 480mm，機床設計的刨銷長度 L=320mm，滿足設計要求。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書速度曲線圖加速度曲線圖西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書按照設計的要求用 Ansys 校核主要傳動機構中的搖桿部分。搖桿 Ansys 分析圖第五章：參考文獻西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書[1]濮良貴,紀名剛.機械設計 . [M].北京：高等教育出版社，2009.[2]牛鳴歧，王保民，王振甫. 機械原理課程設計手冊. [M].重慶：重慶大學出版社，2001.[3]孫恒，陳作模,葛文杰. 機械原理. [M]. 北京：高等教育出版社，2009.[4]區(qū)繼方.機械原理課程設計. [M].北京：機械工業(yè)出版社，1989.[5]劉鴻文. 材料力學[M]. 第四版. 北京：高等教育出版社，2008.[6]哈爾濱工業(yè)大學理論力學研究室. 理論力學Ⅰ. [M]. 六版. 北京：高等教育出版社，2007.[7]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].第六版 .北京：高等教育出版社，2008.[8]廖念釗、莫雨松等.互換性與測量技術[M].第五版 .北京：中國計量出版社，2009.[9]于永泗，齊民.機械工程材料[M].第七版.大連:大連理工大學出版社,2009.第六章：致謝今天圓滿完成《牛頭刨床課程設計》不得不感謝那些我的指導老師 XXX 老師和 XXX 老師，他們嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、悉心的指導、淵博的知識、平易近人的態(tài)度，使我在這次設計中受益匪淺。在此向他們表示我最衷心的感謝和最誠摯的敬意。最后感謝育我成人的父母，是他們一直默默給予我理解與支持。給予我在困難下繼續(xù)戰(zhàn)斗的勇氣。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書機械子系統(tǒng)綜合設計與分析牛 頭 刨 床 的 設 計 說 明 書學 校 名 稱 ： 西安工業(yè)大學 設 計 者 ： XXXXXX 學 號 ： XXXXXXXX 指 導 教 師 ： XXXXXXXXXX 二 〇 一 〇 年 六 月 十 日西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書目錄機械子系統(tǒng)綜合設計與分析 .1牛 頭 刨 床 的 設 計 說 明 書 .1摘要 3關鍵詞 3第一章：緒論 31） 課 程 設 計 目 的 .32） 課 程 設 計 的 任 務 .33） 牛 頭 刨 床 簡 介 .44） 參 數(shù) 設 計 .4第二章：方案設計 5運 動 要 求 .5方 案 （ 1） .5方 案 （ 2） .6方 案 （ 3） .7方 案 確 定 .9第三章：結構設計 91） 電 動 機 選 型 .92） V 帶 設 計 與 計 算 103） 齒 輪 校 核 .134） 支 撐 件 設 計 .165） 鍵 聯(lián) 接 的 選 型 與 驗 算 196） 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 .20第四章：分析與驗證 21第五章：參考文獻 24第六章：致謝 25西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書摘要：牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。本文介紹一種牛頭刨床最大刨削長度 320mm，詳細完成了牛頭刨床方案設計、結構設計、Adams 和 Ansys 分析與驗證、裝配圖以及主要零部件。其中詳細進行了刨床電動機選擇、V 帶選型與校核、齒輪選型與點蝕校核、滾動軸承選型與校核……對牛頭刨床推動到最遠處臂的彎曲進行了 Ansys有限元分析。作為本科生課程設計達到了其目的，完成了書本理論到實踐的轉型。關鍵詞：牛頭刨床、課設設計、Ansys第一章：緒論1） 課 程 設 計 目 的課程設計目的在于進一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生的獨立解決有關課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個比較完整的概念，具備計算和使用科技資料的能力。2） 課 程 設 計 的 任 務1.設計牛頭刨床的參數(shù)，要求包括加工范圍和動力。2.進行至少 2 種傳動方案對比的設計。3.結構的設計，包括：電動機選擇、V 帶的選擇與校核、齒輪選型并進行點蝕校核等等。4.對牛頭刨床進行設計并要求運用 Adams 和 Ansys 分析與驗證。根據(jù)給定的機器的參數(shù)，在此基礎上對各個機構進行結構和運動設計。5.繪制 A1 裝配圖、2 張 A2 主要零件零件圖圖紙、1 張彩印 Adams 或 Ansys 的圖紙；編寫小四 25 頁左右說明書等。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書3） 牛 頭 刨 床 簡 介牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應不同高度的工件加工。牛頭刨床機構簡圖4） 參 數(shù) 設 計牛頭刨床參數(shù)表名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù)最大刨削長度 L 320工作臺上平面 T 形抽寬度A（按 GB/T158-1996）14工作臺最大橫向行程 360 工作臺上平面 T 形摘中心距 80西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書滑枕底面至工作臺上平面的最大距離300 主電機功率 (kw) 4工作臺上平面長度 1 320 最大切削力（kN） 3.2工作臺上平面寬度 b 270 外形尺寸（mm） 1780×930×1310刀架最大工作行程 100 工作臺最大承載重 kg 100第二章：方案設計運 動 要 求（1） 刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù) K 要在 1.4左右。（2） 切削階段刨刀應近似勻速運動，刨刀行程要在 320mm 左右。方 案 （ 1）西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書說明：桿件 1 為主動件方案（1）如上圖所示采用偏置曲柄滑塊機構。1） 結構最為簡單，能承受較大載荷。但其存在有較大的缺點。2） 由于執(zhí)行件行程較大，則要求有較長的曲柄，從而帶來機構所需活動空間較大。3） 機構隨著行程速比系數(shù) K 的增大，壓力角也增大，使傳力特性變壞。方 案 （ 2）西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書說明：桿件 1 為主動件方案（2）如上圖所示由凸輪機構和搖桿滑塊機構組成。方案特點如下：1） 凸輪機構雖可使從動件獲得任意的運動規(guī)律，但凸輪制造復雜，表面硬度要求高，因此加工和熱處理費用較大。2） 凸輪與從動件為高副接觸，只能承受較小的載荷，且表面磨損較快，磨損后凸輪的廓線形狀即發(fā)生變化。3） 由于滑塊的急回運動性質(zhì)，凸輪機構受到的沖擊較大。4） 滑塊的行程 H 比較大調(diào)節(jié)困難，必然使凸輪機構的壓力角過大，為了減小壓力角，必須增大基圓半徑，從而使凸輪和整個機構的尺寸十分龐大。5） 需用力封閉或幾何封閉的方法，保持凸輪和從動件始終接觸，使機構復雜。方 案 （ 3）西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書說明：桿件 1 為主動件方案（3）如上圖所示有兩個四桿機構組成。使 ba，構件 1,2,3,6 便構成了擺動導桿機構，基本參數(shù)為 。構件 3,4,5,6 構成搖桿滑塊機構。方案特點ba??如下：1）為一種平面連桿機構，機構簡單，加工方便，能承受較大載荷。2）具有急回作用，其行程速比系數(shù) ，而 。只要正確選擇180+K=-?? 1arcsin??，即可滿足行程速比系數(shù) k 的要求。??西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書3）滑塊的行程 ， 已經(jīng)確定，因此只需選擇搖桿 CD 的長度，即2sinCDHL????可滿足行程 H 的要求。4）曲柄主動，構件 2 和 3 之間的傳動角始終為 。搖桿滑塊機構中，當 E 點90?的軌跡位于 D 點所作圓弧高度的平均線上時，構件 4 和 5 之間有較大的傳動角，該方案傳力性能良好。5）機構橫向與縱向運動尺寸都不大，比較勻稱合理。6）工作行程中，能使刨刀的速度比較慢，而且變化平緩，符合切削要求。7）當 時，得10,38,540,135CDDEambLm??構件 2 和 3 間的傳動角為 ，構件 4 和 5 間的最小傳動角.46,KH9?，機構橫向運動尺寸為 446.5mm，縱向運動尺寸為 540mm?？梢妋in859??此方案加工簡單，占面積小，運動部分靈活，傳動省力。方 案 確 定從以上方案比較中可知，為了實現(xiàn)給定的刨刀運動要求（刨刀速度平穩(wěn)，在空回行程時，刨刀快速退回，行車速比系數(shù) K 要在 1.4 左右。切削階段刨刀應近似勻速運動，刨刀行程要在 320mm 左右。 ） ，以采用第（3）方案較宜。第三章：結構設計1） 電 動 機 選 型選擇電動機類型○ 1按已知工作條件和要求，選用 Y 系列一般用途的三相異步電動機選擇電動機的容量○ 2工作機所需功率：西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書kWPW16.395.0//max???傳動裝置總效率： 23grcb?由《機械設計手冊》查得各部分效率如下：V 帶傳動效率 ，齒輪（8 級精度）效率 ，一對滾動軸承效率95.0?b?97.0?g?，萬向聯(lián)軸器效率 ；98.0r 98.0?c24.75.3??所需電機功率： kWPw83.24.0/163/??查 Y 系列電動機技術數(shù)據(jù)，選電動機額定功率 為 4kW 的 Y112M-4 電動機。edP確定電動機轉速○ 3電機轉速可選范圍 min/180~in/)12~8()3250rringbwd ???可選同步轉速 1500r/min 和 1000r/min。選用同步轉速 1000r/min 的電動機，查表 10-2 額定功率為 為 4kW 的 Y132M1-6 電動機,其滿載轉速 。edP min/960r?2） V 帶 設 計 與 計 算確定計算功率○ 1 caP由《機械設計》表 8-7 查 =1.2AK西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書kWPKAca 60.483.21????選擇 V 帶型號○ 2由 和 《機械設計》圖 8-11 選用 A 型 V 帶。????????1選擇帶輪 、○ 3 1d2由表 8-8，查取 A 型帶輪 ，應使 ，小帶輪轉速較低，選m75in?min1d?。md10?驗算帶速 v smnd/53.10694.3106?????帶速在 5~25m/s 之間， 選擇合適。1did2750.12???參考表 8-8 給出的帶輪直徑系列，取 。md280?轉速誤差 %5018.2758????確定中心距 a 和帶長○ 4 dL查《機械設計》初定中心距 0a)(2)(7.021021 dd???ma830初選 帶長 40?西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書 mddaLd 1430)()(22210 ??????查表 8-2 取 md4?中心距 Lad385200???a 的調(diào)整范圍 mLd364015.min???ad27.x?驗算小帶輪上的包角○ 6 1???????543.718012aD?大于 滿足小帶輪包角要求?確定 V 帶根數(shù)○ 7按式（8-26）LadArcaKPz)(0???由表 8-4a kW3.1由表 8-4b 查得 .0?由表 8-5 查得 93.aK由表 8-2 查得 6.0?L西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書代入求根數(shù)公式（5-21） ，得 98.36.09)1.03(42)(0 ???????LadAKPz取 z=4確定初拉力○ 8 ??0minF查表 8-3 得 A 型 V 帶的單位長度質(zhì)量 ，所以mkgq/1.0?NvKzvPFca89)5.2(02?????應使帶的實際初拉力 。??0minF?計算壓軸力○ 9 P??NFzP812sin2m0???3） 齒 輪 校 核齒輪傳動的設計計算選擇齒輪材料和熱處理、精度等級○ 1由表 10-1 選擇小齒輪 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 280HBS，大齒輪 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS；精度等級為 7 級。初選 ， ， ，取 ，傳動比231?z1.i 9.13.212????iz 2?z不變。.7i按齒面接觸疲勞強度設計。○ 2西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書3211 )][(2. HEdZuKTd????（1） 確定式中各項數(shù)值： 1） 因載荷有輕微沖擊，初選 =1.3tK2） 計算小齒輪傳遞的轉矩。 mNT??9538013）由表 10-7 選取齒寬系數(shù)， 1?d?4）由表 10-6，選 MPazE8.195）由圖 10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，MPaH601lim??大齒輪接觸疲勞強度極限 。aH502lim??6）由式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù)。 81 1042.5308147.360????hjLnN8125i7）由圖 10-19 取解除疲勞壽命系數(shù)， ；90.1?HNK95.2?HN8）計算解除疲勞許用應力。 MPaSKHNH540][1lim1??.22li2（2）計算。1）試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 設計齒輪參數(shù)1tdMPaH5.2][??西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書將確定后的各項數(shù)值代入設計公式，求得： mZuKTdHEdt 396.5)][(123. 21 ?????2） 計算圓周速度 。Vsnvt /29.3/106.943106????3） 計算齒寬 b 165.39.6dtm?????4） 計算齒寬與齒高之比。模數(shù) 12.75ttdz?齒高 .6.3thm10.7b?5） 計算載荷系數(shù)。查《機械設計》表得到 1?AK12.?vK43.?H1??則 594.1???HVAK6）按實際的載荷系數(shù)校正系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a）得西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書 mKdtt 95.63.15496.31 ???7)計算模數(shù) m。 12.9dmz?選取第一系列標準模數(shù) n3幾何尺寸計算○ 31） 計算分度圓直徑 12437dzm??，選取23.5.280z?28034dz??2） 計算中心距 1256am??3） 計算齒輪寬度 172db?取 210,5Bm?4） 支 撐 件 設 計滾動軸承的選擇計算(1)選擇軸承類型和型號選擇圓錐滾子軸承 30207。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書查《機械設計》表 13-5，30207 軸承的， ，e=0.37,Y=1.6kNCr2.54?kr5.630?（2） 計算軸承的徑向載荷。計算外力：圓周力 NdTFt 2710.7953821???徑向力 Fntr 10679310cos2tan27cosa???????軸向力 NtA 5179310tan27an?????西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書軸承受力分析圖水平面支反力 mNdFMa ?????179320.751)()( 3213321 LFLFQARH ??NMRQ78)32311 ???FFQRH951067812 ????垂直方向支反力 3321)(LtV??NLFtV 80657321??VtV1942??合成支反力 NFHVr 12578032211 ?????r 9942222(3) 計算軸承的軸向載荷西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書 NYFrs 3526.121???rs 7.92因為 ，故軸承 1 壓緊，軸承 2 放松1286sAs FNF???,NFAsa8621??sa752(4) 計算動載荷對于軸承 1 eFra??05.12861 NYXfParp 2517)86.4.()(111 ??????對于軸承 2 eFra??3.0215967NfPrp21.22??（5）計算軸承壽命 因為 ，該對軸承的最短壽命為21P? yearrCnLrh 3528301)87.254(.37601)(6011 ?????yearLh10?故該對軸承壽命足夠。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書5） 鍵 聯(lián) 接 的 選 型 與 驗 算齒輪周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，由《機械設計》表 6-1 查得平鍵截面。mLhb7018???鍵聯(lián)接的強度計算：根據(jù)平鍵聯(lián)接的擠壓強度條件 ppkldT][1023?????k=0.5h=0.5×11mm=5.5mm,l=L-b=70mm-12mm=52mm,d=64mm, 由表 4-1 查得，MPap120][?? pp MPa][716452.0833 ??????所以平鍵聯(lián)接的強度足夠。6） 聯(lián) 軸 器 的 選 擇根據(jù)軸的計算轉矩，mNTKAca ?????214.736.23.1轉速 和三軸的最小直徑，從《機械設計課程設計》表 16-2 查得，min/91.43rn?采用彈性柱銷聯(lián)軸器,203514/248??TGBYAJHL其公稱轉矩 ，許用轉速 。mNTn??1250min/][rn?由于 ，nca?][3可知聯(lián)軸器滿足要求。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書第四章：分析與驗證按照選用的方案設計做出的 Adams 分析如下圖所示：位移曲線圖由圖可以看出刨銷的行程約為 480mm，機床設計的刨銷長度 L=320mm，滿足設計要求。西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書速度曲線圖加速度曲線圖西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書按照設計的要求用 Ansys 校核主要傳動機構中的搖桿部分。搖桿 Ansys 分析圖第五章：參考文獻西安工業(yè)大學機電工程學院 2007 級課程設計牛頭刨床設計說明書[1]濮良貴,紀名剛.機械設計 . [M].北京：高等教育出版社，2009.[2]牛鳴歧，王保民，王振甫. 機械原理課程設計手冊. [M].重慶：重慶大學出版社，2001.[3]孫恒，陳作模,葛文杰. 機械原理. [M]. 北京：高等教育出版社，2009.[4]區(qū)繼方.機械原理課程設計. [M].北京：機械工業(yè)出版社，1989.[5]劉鴻文. 材料力學[M]. 第四版. 北京：高等教育出版社，2008.[6]哈爾濱工業(yè)大學理論力學研究室. 理論力學Ⅰ. [M]. 六版. 北京：高等教育出版社，2007.[7]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].第六版 .北京：高等教育出版社，2008.[8]廖念釗、莫雨松等.互換性與測量技術[M].第五版 .北京：中國計量出版社，2009.[9]于永泗，齊民.機械工程材料[M].第七版.大連:大連理工大學出版社,2009.第六章：致謝今天圓滿完成《牛頭刨床課程設計》不得不感謝那些我的指導老師 XXX 老師和 XXX 老師，他們嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、悉心的指導、淵博的知識、平易近人的態(tài)度，使我在這次設計中受益匪淺。在此向他們表示我最衷心的感謝和最誠摯的敬意。最后感謝育我成人的父母，是他們一直默默給予我理解與支持。給予我在困難下繼續(xù)戰(zhàn)斗的勇氣。