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1、晋 中 学 院 本科毕业论文（设计）题 目 双向刨削牛头刨床的机 构改造设计 院 系 机械学院 专 业机械设计制造及其自动化姓 名 成军 学 号 0814112308 学习年限08年09月至12年06月指导教师 闫石林 职称 讲师 申请学位 学士学位 2012年05月10日2双向刨削牛头刨床机构改造设计学生姓名：成军 指导老师：闫石林摘 要：针对传统牛头刨床的空行程和工作效率低的两个缺陷，采用机械传动方式，对牛头刨床进行机构改造设计。使改进后的牛头刨床具备双重能力，既能恒力切削，又能做滑枕做匀速直线运动，既能消除空行程，又能变单向切削为双向切削。不仅提高了工作效率，同时也降低了能耗，并且机构简
2、单，容易进行改造。关键词:牛头刨床 单行程 空行程 双向刨削Two-way planning Shaper institutional transformation design Authors Name: Jun Cheng Tutor:Shilin YanABSTRACT： A simplified calculation scheme for the equivalent stress of vortex dedendum under the effect of uniform internal ores sure was brought forward Simulation has b
3、een carried out on the being established 72 finite element models of vortex body with the exertion of fixed endsurface constraint and different interior pressuresThe simplified formula was obtained through planning from the analysis of simulated resultThe research indicated that the distribution rul
4、es of equivalent stress of vortex dedendum with different parameters were basically identical and presented an exponential distribution along with the involute angles and revealed a linear relationship with the vortex addendum an d interior pressuresThere is evident difference in stress distribution
5、 between the portion of end segment of vortex toothwhich corresponds to approximately 1r2 of the portion of involute angle，and the rest portionThe portion that corresponds with the theoretical initial involute angle of the vortex tooth at the end segment had rapid changes in StressUnder the circumst
6、ances of no consideration on the stress concentration at root of vortex tooth，the equivalent stress at the root of vortex tooth can be carried out by simplified calculation of segmentationLarge numbers of living examples testified that except the oportion of end segment，there was less error between
7、the result of simplified calculation and that of the finite element simulation，and the maximum error was not more then 5 KEYWORDS：vortex machinery；vortex dedendum；equivalent stress；simplified calculation目 录文摘 1 英文文摘1 第一章 绪论 2 第二章 设计方案的拟定 21 刨床整体和各部件的拟订和分析3 211工作原理与机构组成4 212 牛头刨床及其组成部分的名称和作用13 213牛头刨
8、床的典型机构及其调整14 22 牛头刨床尺寸参数的确定15 23 运动设计29 2 . 4 B6050牛头刨床的传动系统31第三章 系统和刀架的分析设计42 第四章 经济性分析44 第五章 结论和展望46参考文献致谢第一章 引言 “九五”期间机械工业产值在全国工业中的比重超过25，生产保持稳定增长，为国民经济提供了大量的可靠装备；先进制造技术得到大量应用，同时在高新技术产业化等方面取得重大进展；研制、制造重大、精密、成套装备的能力有显著提高；全方位、多层次的对外开放格局基本形成，机械产品出口的数量迅速增长，有力地支持了机械工业乃至全国经济的发展；体制改革取得了突破性进展，市场机制已在机械工业发
9、展中起主导作用，以建立现代企业制度为目标的国有企业在改革中稳步推进，民营企业、乡镇企业成为机械工业发展的新兴力量。 “十五”期间是机械工业历史上发展最快、变化最迅速的时期。整个行业发展效果显著，成绩喜人，亮点频现：产业结构变化喜人、服务质量明显提高、产出规模增长迅猛、发展环境显著改善。 多年来中国机械工业的高位运行，盈利能力的持续提升，为国民经济可持续发展和综合国力的提高作出了无可替代的贡献。因此，大力发展机械工业，用先进的机械设备去装备国民经济的各个部门，对促进中国国民经济和社会发展具有重大意义。 2008年机械设备制造行业增长形势较好，投资继续保持较为快速的增长以及国民经济的结构调整、技术
10、改造都对机械制造行业产生了大量的市场需求，为机械设备制造业的稳定增长提供了良好的产业环境。 虽然大力发展装备制造业已经成为全社会的共识,但是国内大多数重要机械制造装备的高端先进化却不是中国制造,尤其是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的高档机床。它的大脑的心脏大部分要依赖国外进口。所以以高效率高精度为代表的中国制造机床不能没有创意,开发具有自主知识产权的“中国芯”迫在眉睫。而现有机床很多都是低效率,精度不高的普通车床,因此改造普通车床提高其生产效率以及精度是中国工业的必行之路。传统的牛头刨床不论是机械传动式，还是液压传动式都只能做单向刨削，也就是滑枕在一个往复运动当中只有一个方向是刨削行
11、程，而回程是空行程，不做刨削。虽然靠传动的急回特性可以缩短空行程的时间，但是也只是个改善，没有从根本上解决加工效率低空耗大的问题。正因为有空行程和刨削力不均匀这两个致命的缺陷，导致牛头刨床在实际生产中的应用受到很大限制，效率低下是其致命缺陷。如果牛头刨床能消除空行程，变单向刨削为双向刨削，同时提供稳定均衡的刨削力，会带来良好的经济效益和社会效益。根据传统牛头刨床的工作特征，实现双向刨削的技术难点是：1要在滑枕往复运动时提供一个始终相同的作用力和等速运动；2要提供能双向刨削的刨刀。第二章 设计方案的拟定21 刨床整体和各部件的拟定和分析刨床机械制造行业中，刨床占有一定的位置。它适合加工一些狭窄、
12、细长的零件。如机床的床身、箱体及其它零件上的平面、沟槽、成形面等。（一）刨床的分类及型号按刨床的结构特征可分为二类：牛头刨床、龙门刨床和插床。其应用范围各有不同。如B6050型，其中B表示属刨床类，6表示属牛头刨床组，0表示属牛头刨床型，50表示了该刨床最大行程的1/10(即500mm)。刨削加工能达到的精度等级为IT9IT7，表面粗糙度Ra=6.31.6m。211二、工作原理与结构组成1. 牛头刨床简介图1牛头刨床外形图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
13、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。2. 牛头刨床传动系统及结构组成图2表明了牛头刨床的传动系统怎样把电动机的回转运动转变成刨刀的切削运动和工作台的进给运动。打开牛头刨床的外壳，对它的内部结构加以分析研究。装在电动机1的伸出轴端上的小皮带轮2，通过一组三角皮带3，驱动固定在轴I上的大皮带轮4，再由轴I借助于摩擦离合器8，转动空套在轴I上的三联齿轮5、6、7，驱动花键轴II右端的三联滑移齿轮9、10、
14、11(三联滑移齿轮是用来变换相啮合的齿轮对，以改变转速，从而调整刨削速度的。图示为齿轮6与10相啮合)，并由轴II转动左端的三联滑移齿轮12、13，14，驱动固定在轴III上的三联齿轮15、16、17(图示为齿轮13与16相啮合)，再由固联于轴III右端的齿轮18，驱动固定在轴IV上的大齿轮19。由图1-2b可见，在大齿轮19上，装有用销钉20联接的滑块21，此滑块可绕销钉20转动，并可在导杆22的导槽中滑动(销钉20到大齿轮中心的距离可由图1-2c所示的机构进行调整)，所以当大齿轮转动时，便可借助滑块21来拨动导杆22绕固定支点(销钉23)左右摆动(同时导杆下端的导槽与滑块24之间可作相对滑
15、动，以改变导杆的有效长度)。大齿轮每转一周，导杆便往复摆动一次。又由于导杆的上端是用销钉25与调整块26相联的，而调整块又在拧紧手柄27时被紧固在滑枕28上。所以当导杆22摆动时，滑枕28便沿着导轨29作前后往复运动。于是由图2可知，安装在滑枕前端刀架30上的刨刀31便作切削运动图2牛头刨床机构组成图3 曲柄长度调节机构 图4 主执行机构工作台32由如下方式获得到适时的、间歇的进给运动。在大齿轮19的空心轴IV上，固定着凸轮33。当轴IV转动时，凸轮便推动滚子34而使L形推杆35绕其轴VIII往复摆动，于是推杆35的另一端的扇形齿轮36也往复摆动，以驱动空套在轴V上的扇形齿轮37摆动。又由于在扇形齿轮37下部的小轴上，装有一个棘爪38，所以当扇形齿轮37摆动时，棘爪38便间歇地
