【正文】 1 題目要求如下圖所示牛頭刨床的功能簡圖。刨刀水平作往復直線運動，切削安裝在工作臺上的工件。刨刀每切削一次，，分3檔2 題目解答 工藝動作分析由設計題中牛頭刨床的功能可得，牛頭刨床加工平面（槽）時由兩個工藝動作協(xié)調(diào)完成。即刨刀每刨削一次，工作臺沿著刨刀運動水平垂直方向（上下垂直方向）進給一定的距離，為了避免兩個動作發(fā)生干涉，工作臺沿著刨刀運動的水平垂直方向（上下垂直方向）移動，必須在刨刀切削運動完成后在退刀運動時進行；為了避免工作臺的進給與退刀時刀具產(chǎn)生干涉，刀具裝有自動彈起裝置。據(jù)此，可以畫出牛頭刨床的運動循環(huán)圖。刨刀工作行程（切削）空回行程工作臺停止進給停止 運動功能分析及運動功能系統(tǒng)圖① 動機及其運動形式分析一般情況下，牛頭刨床是在工廠車間使用。在工廠車間里的設備大多是電動機，具有連續(xù)回轉的運動特點。由題知電動機轉速n=1420r/min，因此牛頭刨床原動機的運動功能單元符號表達如圖。② 機械傳動部分及其運動形式分析根據(jù)牛頭刨床使用功能描述，牛頭刨床每分鐘切削102,126,158次，一般原動機轉速要遠大于這個值。因此需要減速，即傳動比i1，也就是說，機械傳動部分應具有傳動縮小功能，把一個轉速較大的輸入傳動轉換為轉速較小的輸出運動，其運動功能單元符號如圖。③ 過載保護及其分析金屬加工機床的原動機與傳動部分之間通常會加載一個過載保護單元，以便在過載時保護機床免于損壞。多數(shù)情況下，這一過載保護單元同時還有減速功能，表達符號如圖。④ 滑移齒輪變速機構及其分析在過載保護與機械傳動輸出之間 ，要實現(xiàn)牛頭刨床每分鐘切削102，126，158次，要采用有級變速。由于電機轉速為1420r/min。為了輸出轉速達到要求的值則傳動比為：，讓傳動比為，經(jīng)過過載保護后，機械傳動部分采用兩個變速齒輪使其轉速降至102r/min。得：綜上，1420r/min的轉速經(jīng)過帶傳動和和機械傳動部分降至102r/min，而之前采用齒輪變速的傳動比為：于是，傳動的有級變速如圖所示： ⑤ 刨刀的執(zhí)行機構及其運動形式分析牛頭刨床刨刀的運動形式為連續(xù)往復直線運動，而刨刀運動執(zhí)行機構的主動件運動應該是前面機械傳動部分的輸出轉動，因此刨刀運動執(zhí)行機構應該是具有將連續(xù)轉動轉換成往復連續(xù)直線運動的功能，其功能圖如圖： 為了得到滑枕的運動，可采用如上圖的運動功能單元，其實現(xiàn)的運動功能系統(tǒng)圖如圖⑥ 運動分支及其分析原動機只為牛頭刨床提供了一個驅動運動，而牛頭刨床有刨刀和工作臺兩執(zhí)行運動需要驅動，在機械傳動功能單元之后加一個分支功能單元，把一個輸入運動分成三個輸出運動，其運動功能符號如圖所示：這里三個運動，有兩個運動時同方向的，另一個是垂直方向的。將滑枕與水平垂直方向移動定位同方向，上下移動定為垂直方向。⑦ 工作臺及其運動形式分析由牛頭刨床使用功能描述可知，牛頭刨床工作臺運動形式為間歇單向直線運動。下面，由于牛頭刨床有工作臺水平垂直方向和上下垂直方向進給，為避免重復，以水平垂直運動為例。1) 首先得運動分支輸出的一個轉動轉換為擺動，其功能單元符號如圖所示2) 然后將該功能單元輸出的擺動轉換為間歇運動，其功能單元如圖：3) 一般情況下，間歇運動機構所輸出運動每次轉動的角度較小，為了得到較大的間歇運動角，可通過放大功能單元放大間歇運動轉角，其運動功能單元符號如圖。4) 最后，工作臺要實現(xiàn)單向移動，需要把輸出轉動轉化為單向運動，其運動功能單元符號如圖。牛頭刨床實際功能系統(tǒng)圖： 系統(tǒng)運動方案擬定圖表 1 電機替代運動功能單元1能夠實現(xiàn)這一功能單元的載體有：三相交流電動機，步進電機，交流伺服電機液壓馬達等，一般情況下，工廠采用的普通機床都用三相交流電動機。因此，牛頭刨床也用三相交流電動機為原動機，額定轉速為1420r/min。圖表 2 帶傳動替代運動功能單元2能夠實現(xiàn)該功能的運動單元有：帶傳動，摩擦輪傳動，安全聯(lián)軸節(jié)。帶傳動具有傳動可靠，結構簡單，安裝方便，成本低等優(yōu)點，但也有尺寸大，精度低等缺點，但對于要求不嚴格，精度不高的牛頭刨床中，可以用帶傳動滿足過載保護的功能。圖表 3 滑移齒輪變速代替運動單元3圖表 4 第二級齒輪傳動代替運動單元4滿足該傳動機構的結構單元有：齒輪傳動，帶傳動，行星傳動機構，連桿機構等。但由于圓柱齒輪傳動具有傳動可靠，結構簡單，強度高，尺寸小等優(yōu)點，因此選用齒輪傳動機構用于滿足變速降低轉速的的功能。圖表 5 六連桿滑塊機構代替運動單元5能夠實現(xiàn)該功能的機構有：曲柄滑塊機構，六連桿滑塊機構，移動從動件凸輪機構等。由于該結構用于牛頭刨床的切削，刨削金屬時，其切削力較大，因此采用低副機構，由于運動有急回特性，故采用六連桿滑塊機構。圖表 6鉸鏈四桿機構與擺動從動件替代運動單元6能滿足該結構的機構有：平面曲柄搖桿結構，擺動從動件盤型凸輪結構，擺動導桿結構，曲柄六連桿機構等。可以從中選出擺動從動件盤型凸輪結構和鉸鏈四桿機構組合在一起的結構以滿足該功能。圖表 7 棘輪機構代替運動單元7能滿足該功能的結構有：棘輪機構，組合機構等?？梢詮闹羞x出棘輪機構滿足該功能。圖表 8 齒輪傳動機構代替運動單元8能實現(xiàn)該功能的結構有：齒輪傳動機構，帶傳動機構，鏈傳動機構，行星傳動機構，蝸桿機構等?？蓮闹羞x出齒傳動機構滿足該功能。圖表 9 螺旋機構代替運動單元9能實現(xiàn)該功能的結構有：齒輪齒條機構，螺旋機構，帶傳動機構，鏈傳動機構等。從中選出螺旋機構滿足該功能。 系統(tǒng)運動方案設計（牛頭刨床刨刀運動）尺寸的確定由圖268可以看到，牛頭刨床刨刀運動執(zhí)行機構是六桿機構，該機構的清晰簡圖