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木工平刨床設(shè)計,姓名：劉文志 班級：機制104班 學(xué)號：20101161 指導(dǎo)老師：林金龍,摘要,木工平刨床用途和加工特點 木工平刨床初步設(shè)計 木工平刨床工作機構(gòu)設(shè)計 木工平刨床工作過程 平刨床發(fā)展特征,一、平刨床用途和加工特點,平刨床是將毛料的被加工表面加工成平面，使被加工表面成為后續(xù)工序所要求的加工和測量基準(zhǔn)面；也可以加工與基準(zhǔn)面相鄰的一個表面，使其與基準(zhǔn)面成一定角度。加工時相鄰表面可以作為輔助基準(zhǔn)。所以平刨床的加工特點是被加工平面與加工基準(zhǔn)面重合。,二、平刨床初步設(shè)計,1.參考MBL503木工平刨床參數(shù) 導(dǎo)尺尺寸：880×95×25（mm) 最大加工厚度： 300（mm） 最大加工寬度：300（mm） 主軸轉(zhuǎn)速：5600(r/min) 額定功率：2.2（kw） 類型：木工刨床 適用范圍：各類型木板,實木板材 圖（1）,1.一般前工作臺長度約為1250～1500 mm，后工作臺長度約為1000～1250 mm，我選用：前工作臺長1300 mm，后工作臺長度1100 mm。 2.平刨床寬度選取300 mm，工作臺高度參考人機工程學(xué)，選取850 mm。 3.平刨床壁厚參考長寬高經(jīng)驗公式：C=(2L+B+H)/3000，壁厚C≈10 mm 。,2.本設(shè)計木工平刨床參數(shù),三、平刨床工作零部件設(shè)計,,1.機架 要求床身具有足夠的強度和剛度。所以是由鑄造性能好的鑄鐵制成整體式床身。床身壁厚10 mm，根據(jù)力學(xué)性能要求，可以選取牌號為HT200的灰鑄鐵，其可以承受較大彎曲應(yīng)力。,2.工作臺 參照《木工平刨床的結(jié)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)》（標(biāo)準(zhǔn)號：JB 3380-83）（下文簡稱《安全標(biāo)準(zhǔn)》），該標(biāo)準(zhǔn)從安全的角度出發(fā)對木工平刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造規(guī)定了一般要求。 工作臺的材料一般是鑄鐵，剛性好，變形小，減振性能好、耐磨。工作臺分為前、工作臺，為了減小進(jìn)給阻力，工作臺的臺面必須光潔平整，工作臺的平面度限制在0.2/1000之下。,3.導(dǎo)尺 導(dǎo)尺也叫靠山，安裝在前工作臺上，用以引導(dǎo)加工零件，作為工件被加工時的附加定位基準(zhǔn)。按照平常生活中人們正常使用的木料情況，可以將傾斜角度設(shè)定為90°～135°。,圖（2） 1.前工作臺；2.導(dǎo)尺；3. 螺釘；4. 手輪；5. 圓柱銷； 6. 彈簧；7.齒輪軸組；8. 緊固螺母；9. 齒條軸；10. 支座；,① 導(dǎo)尺角度的變化是通過導(dǎo)尺支座3兩槽沿著螺釘4相對移動來實現(xiàn)的。所需的角度可自行調(diào)整，固定時用螺釘4進(jìn)行鎖緊。該架構(gòu)整體穩(wěn)定性比較好，而且導(dǎo)尺與工作臺面始終保持良好的接觸。 ② 導(dǎo)尺移動是通過手輪7齒輪軸組11旋轉(zhuǎn)對齒條軸5作左右移動。導(dǎo)尺鎖緊是通過手輪下壓后卡住螺母10槽內(nèi)向右旋轉(zhuǎn)使支座6的開口受力后夾緊齒條軸。圓柱銷8在齒輪軸組11頂端，彈簧將手輪頂上去后手輪卡住圓柱銷便可以轉(zhuǎn)動齒輪軸組，從而移動齒條軸，達(dá)到調(diào)整導(dǎo)尺角度的目的。,4.工作臺升降機構(gòu) 前、后工作臺的調(diào)整要求是前工作臺臺面比刀軸切削圓上母線低一個刨削厚度，后工作臺臺面在理論上應(yīng)調(diào)整到與刀軸切削圓母線同高度，但生產(chǎn)中最好調(diào)整到比刀軸切削上母線略低的位置，一般約低于刀軸切削圓母線0.04 mm，以補償木材切削加工后的彈性恢復(fù)。本設(shè)計工作臺升降機構(gòu)選用偏心軸調(diào)節(jié)機構(gòu)。圖示如下：,圖3 工作臺升降裝置圖 1 軸座；2 偏心軸；3連桿蓋；4連桿；5手柄,根據(jù)上圖的結(jié)構(gòu)示意圖，工作臺通過深溝球軸承安裝在偏心軸端部，偏心軸中部安裝在軸座上，軸座通過螺栓連接安裝于機架上。通過擺動手柄，使得一個偏心軸轉(zhuǎn)動，再通過連接的連桿帶動另一個偏心軸同時轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)動一致，從而依靠偏心軸的偏心轉(zhuǎn)動達(dá)到工作臺升降的效果。,5.刀軸,刀軸設(shè)計 參照《安全標(biāo)準(zhǔn)》，切削刀軸需要有足夠的強度，選用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料進(jìn)行制造。在實際投入使用前需要對刀軸進(jìn)行抗拉強度校核，以保證加工的順利進(jìn)行。另參考GB 7033-86 《護(hù)指鍵式和護(hù)罩式木工平刨床安全技術(shù)條件》 ，考慮安全因素和實際使用要求等因素后，本設(shè)計采用的是圓刀軸。其圖示如下：,圖4 刀軸 1 刨刀片；2 螺釘；3 楔形壓塊 ；4 彈簧；5 刀軸,鋼制刀軸選用45號鋼，在鋼制的圓柱形刀軸1上，安裝有4把刨刀片（因為手工進(jìn)給平刨床的進(jìn)給速度一般不高于6～12m/min ，刀片數(shù)量多切削效率越高、毛料被加工表面越平整）。通過緊固螺釘4頂住楔形壓條3，產(chǎn)生對刀片緊壓力來緊固刀片。將壓刀條截面制成梯形，內(nèi)六角緊固螺釘嵌放在壓刀條內(nèi)。刨刀片選取刃具鋼制造，在市場可以購得。刀軸部分軸承選用調(diào)心滾子軸承，其可以滿足刀軸的高速轉(zhuǎn)動和力學(xué)要求。軸的強度校核詳見說明書。,6.驅(qū)動裝置設(shè)計,1.電機的選擇 選取型號為YD132M2-8/6/4多速異步電動機，可以進(jìn)行三檔升速法啟動來試驗刀軸的安全性。 2.傳動機構(gòu) V帶傳動中窄V帶的傳動速度可以滿足本設(shè)計的刀軸轉(zhuǎn)速，故而選取窄V帶傳動。而且木工平刨床刀軸轉(zhuǎn)速高于電機轉(zhuǎn)速，故而需要一個增速機構(gòu)。所以小帶輪與刀軸連接，大帶輪與電機連接。,四、平刨床工作過程,毛料的被加工表面一般比較粗糙，并具有一定程度的彎曲和翹曲。加工過程是工作人員手動將毛料沿著前工作臺緩緩?fù)七M(jìn)，毛料一側(cè)抵著導(dǎo)尺，直到木料底部被全部刨削一遍。為了得到大的加工厚度可以調(diào)節(jié)前后工作臺的高度來達(dá)到。在需要高精度的加工平面時，可以將毛料分幾次在平刨床上重復(fù)加工。,分析國內(nèi)這些年的木工平刨床發(fā)展趨勢，可以得出下面結(jié)論： 1.平刨床參數(shù)的改變：主要是工作臺長度、寬度和刨床的整體技術(shù)參數(shù)的改善； 2.平刨床加工精度改變：隨著加工方式的改善，平刨床的加工精度越來越高； 3.國際化：國內(nèi)的平刨床在參考了國際的各種先進(jìn)技術(shù)后各方面的性能越來越完善，也愈趨國際化。,五、平刨床發(fā)展特征,致謝,感謝各位老師不厭其煩地瀏覽、評聽我們的畢業(yè)設(shè)計答辯，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的過程中，我要特別感謝林金龍老師不辭辛勞地諄諄教誨。感謝我身邊的同學(xué)們與我同舟共濟(jì)，在大學(xué)生涯的最后一段日子里我們一起奮斗，一起感受青春！ 畢業(yè)設(shè)計，是對于自己與專業(yè)之間關(guān)系的一個總結(jié)和態(tài)度，我希望以我的真誠，開啟我與機械行業(yè)美好的明天！謝謝！,木工平刨床設(shè)計
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）
題目： 木工平刨床設(shè)計
學(xué) 院： 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院
姓 名： 劉文志
學(xué) 號： 20101161
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
年 級： 2010級
指導(dǎo)教師： 林金龍 職 稱：講師
二0 一四 年 五 月
目 錄
中文摘要…………………………………………………………………………… I
英文摘要…………………………………………………………………………… II
前言………………………………………………………………………………… III
第一部分 設(shè)計課題及設(shè)計目的
1、 設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………………………1
二、 設(shè)計目的………………………………………………………………………1
第二部分 木工平刨床設(shè)計
一、 木工平刨床初步設(shè)計…………………………………………………………2
1 木工平刨床工藝方案的擬定…………………………………………………… 2
2 木工平刨床運動方案的擬定…………………………………………………… 2
3 木工平刨床技術(shù)參數(shù)的確定…………………………………………………… 2
4 平刨床總體布局的確定………………………………………………………… 3
5 機床造型與色彩設(shè)計…………………………………………………………… 4
二、 平刨床工作機構(gòu)的零、部件設(shè)計………………………………………… 5
1 床身……………………………………………………………………………… 5
2 工作臺…………………………………………………………………………… 5
3 導(dǎo)尺……………………………………………………………………………… 8
4 刀軸………………………………………………………………………………10
5 軸承………………………………………………………………………………12
6 軸承裝置設(shè)計……………………………………………………………………12
三、驅(qū)動裝置設(shè)計…………………………………………………………………14
四、傳動機構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………14
五、控制裝置設(shè)計…………………………………………………………………20
六、木工平刨床附件的選擇………………………………………………………21
總結(jié)…………………………………………………………………………………22
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………23
致謝…………………………………………………………………………………24
摘 要
在木材加工工藝中，木工刨床用于將毛料加工成具有精確的尺寸和截面形狀的工件，并保證工件表面具有一定的表面粗糙度。這類機床絕大部分是采用縱端向銑削方式進(jìn)行加工（也可以稱為臥式銑床），只有少數(shù)采用刨削方式進(jìn)行加工。
木工平刨床是將毛料的被加工表面加工成平面，使被加工表面成為后續(xù)工序所要求的加工和測量基準(zhǔn)面；也可以加工與基準(zhǔn)面相鄰的一個表面，使其與基準(zhǔn)面成一定的角度，加工時相鄰表面可以作為輔助基準(zhǔn)面。平刨床加工特點是被加工平面與加工基準(zhǔn)面重合。目前使用的平刨床中手工進(jìn)給的平刨床占絕大多數(shù)。
本設(shè)計在對傳統(tǒng)木工平刨床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析參考后完善了平刨床的結(jié)構(gòu)布局，并對一些設(shè)計結(jié)果特點進(jìn)行了說明。
關(guān)鍵詞：
木材加工；木工平刨床
I
Abstract:（Times New Roman）
In the wood processing , woodworking planer for wool processing into the workpiece with the exact size and shape of the cross section and ensure that the surface has a surface roughness. The vast majority of such machines is to use vertical milling way to end processing ( also called horizontal milling machine ) , only a few ways using the planing process .
Woodworking planer wool is processed is processed into a flat surface , the surface to be processed to become a subsequent processing step , and the required measurement plane ; can also be processed with a plane surface adjacent to the reference plane into a certain angle , the adjacent surface can be used as secondary processing plane . Planer processing feature is coincident with the machining datum plane to be processed . Currently used in hand planer infeed planer majority.
After the design of traditional woodworking planer structures were analyzed with reference to improve the structure and layout of the planer , and the results of some of the design features are described.
Key words:（Times New Roman）woodworking planer ping；wood processing
前言
木工刨床是木工機械最常用的設(shè)備，木材加工技術(shù)從刨床的進(jìn)步開始，依賴木工刨床的技術(shù)進(jìn)步推進(jìn)木制品行業(yè)的發(fā)展，同時帶動了木工機械其他機型的發(fā)展。而木工平刨床更是木工機械中最普通和常用的一種，其加工形式單一，操作簡單，適合于各種經(jīng)營模式的廠家和個體進(jìn)行生產(chǎn)使用。
本次畢業(yè)設(shè)計，在林金龍老師的精心指導(dǎo)下，本人通過對木工平刨床的設(shè)計，深入學(xué)習(xí)了cad軟件，掌握了機械設(shè)計的一般流程和方法，為今后從事機械行業(yè)工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計歷時一個月，進(jìn)程如下：前期，在林老師的指導(dǎo)下對木工平刨床的原理進(jìn)行了認(rèn)知，并且對木工平刨床的總體架構(gòu)有了一定的感性認(rèn)識；中期，通過各種途徑查閱資料，對平刨床的尺寸、結(jié)構(gòu)作出相對符合實際的設(shè)計；后期，cad畫圖，在林老師的指導(dǎo)下對本次畢業(yè)設(shè)計作出總體評估、匯總，并對不完善的部分進(jìn)行更改和完善，最后定稿。
本設(shè)計是純理論性設(shè)計，與實際應(yīng)用存在著許多差異，由于本人水平有限，經(jīng)驗不足，疏漏和錯誤之處在所難免。在此，懇請各位老師批評、指正。
III
第一部分 設(shè)計課題及設(shè)計目的
本次設(shè)計內(nèi)容：木工平刨床
本次設(shè)計的目的：
1 掌握（木工）機床設(shè)計的一般方法；
2 了解木工平刨床的工作原理；
3 了解木材加工方法；
4 進(jìn)一步掌握設(shè)計的一般方法，熟練設(shè)計的一般過程；
5 嘗試接粗學(xué)習(xí)各種獲取資源途徑，對設(shè)計這一大類有一個總體的初步認(rèn)識；
6 基本掌握繪圖基礎(chǔ)軟件cad的操作和應(yīng)用。
第二部分:木工平刨床設(shè)計
一、 木工平刨床初步設(shè)計
1 木工平刨床工藝方案的擬定：
根據(jù)木工平刨床的加工性質(zhì)，它是將毛料的被加工表面加工成平面，并不是要生產(chǎn)出一定的產(chǎn)品。
1.1 確定工件的工藝基準(zhǔn)
平刨床將毛料的被加工表面加工成平面，使被加工表面成為后續(xù)工序所要求的加工和測量基準(zhǔn)面。而毛料的定位基準(zhǔn)是有工作臺旁邊的導(dǎo)尺來完成的。
1.2 工藝方法
1.2.1 加工方法
木工平刨床從名字上看應(yīng)該是刨床，但根據(jù)其實際加工形式，它是把幾片刀片安裝在刀軸上進(jìn)行銑削加工的，屬于圓周銑削加工。
1.2.2 刀具選擇
由刀軸和刀片的組合成圓柱形銑刀，切削刀軸一般為圓柱形。
2 木工平刨床運動方案的擬定
首先，成形運動只有主運動，即刀軸的旋轉(zhuǎn)；另外，進(jìn)給運動是可以是機械進(jìn)給（利用各種機械傳輸裝置進(jìn)行）和手工進(jìn)給，在此選擇手工進(jìn)給，因為本設(shè)計中的木工平刨床只加工工件的一個表面，雖然手工進(jìn)給的生產(chǎn)率較低，但是由于加工時工人對工件的手壓力不大，翹曲的木材變形較小，可得到平整的基準(zhǔn)表面（加工表面），因此在生產(chǎn)中應(yīng)用仍較廣泛。所以在本設(shè)計中亦采手工進(jìn)給。
木工平刨床中只有外聯(lián)系傳動鏈，由外部電機提供動力，通過機械傳動機構(gòu)將動力傳輸?shù)降遁S，以完成加工。
3 木工平刨床技術(shù)參數(shù)的確定
表1 MBL503木工平刨床參數(shù)
導(dǎo)尺尺寸：
880×95×25mm
最大加工厚度：
300（mm）
最大加工寬度：
300（mm）
主軸轉(zhuǎn)速：
5600r/min
額定功率：
2.2（kw）
類型：
木工刨床
適用范圍：
各類型木板,實木板材
型號：
MBL503
參考MBL503型號的馬氏木工平刨床參數(shù)，本設(shè)計的平刨床尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)均按照該型號的數(shù)據(jù)進(jìn)行參考選取。
3.1 木工平刨床的主參數(shù)
木工平刨床的主參數(shù)即最大加工寬度，即300 mm，也就是工作臺的寬度尺寸。
3.2 一般技術(shù)參數(shù)
3.2.1 尺寸參數(shù)
根據(jù)參考數(shù)據(jù)選取，平刨床的導(dǎo)尺尺寸為880×95×25 （mm），前工作臺對毛料獲得精確的平面影響較大，所以其長度比后工作臺要長，根據(jù)經(jīng)驗值，一般前工作臺長度約為1250～1500 mm，后工作臺長度約為1000～1250 mm，我選用：前工作臺長1300 mm，后工作臺長度1100 mm。工作臺寬度300 mm（屬于輕型平刨床），切削刀軸長度比工作臺寬度大10～20 mm，我選取中間值，即刀軸長度315 mm，而直徑根據(jù)使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一般為125 mm。刀軸上安裝刀片一般為四片。床身的數(shù)據(jù)選用可參考人機工程學(xué)的理論設(shè)計分析，由于是立姿輕作業(yè)，工作臺高度參考范圍為750～850 mm，故而選取工作臺高度為840 mm。
平刨床的壁厚參考長、寬、高經(jīng)驗公式C=(2L+B+H)/3000，壁厚C≈10 mm。
3.2.2 運動參數(shù)
運動參數(shù)主要為主運動參數(shù)和進(jìn)給運動參數(shù)。主運動參數(shù)為刀軸轉(zhuǎn)速，在3000～7500 r/min，參考MBL503平刨床，選取5600r/min。進(jìn)給運動由于是手工進(jìn)給，參考經(jīng)驗值，一般不高于6～12 m/min。實際操作時需要根據(jù)加工毛料的性質(zhì)和加工要求做出適當(dāng)和適時的調(diào)整。
3.2.3 動力參數(shù)
平刨床工作的額定功率為2.2 kw，具體各工作部分的功率和傳動系統(tǒng)的功率傳動情況需要根據(jù)設(shè)計的裝置進(jìn)行分析計算，本部分內(nèi)容將在驅(qū)動裝置、中間傳動的設(shè)計部分作出分析計算。并將根據(jù)實際情況作出改變和調(diào)整。
4 平刨床總體布局的確定
合理確定平刨床的總體布局是平刨床設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，它對平刨床的設(shè)計、制造與使用都有很大影響。平刨床的總體布局關(guān)系到機床的很多性能，因此要求較高。
4.1 平刨床型式
在國內(nèi)平刨床的型式都比較固定，因為相對與其他木材加工機床來說，木工平刨床是比較簡單的一種，其布局型式經(jīng)過長期生產(chǎn)和客觀效果的檢驗，通用機床和某些專門化機床的布局型式已基本定型，稱之為傳統(tǒng)布局。由于要改變機床的布局需要綜合考慮多方面的因素和進(jìn)行實際的試驗改良，所以，對于本設(shè)計來說是不可能辦到的。故而我只有參考傳統(tǒng)布局型式來進(jìn)行設(shè)計。
傳統(tǒng)木工平刨床都是縱向—水平布局法——部件按X—X軸向放置，屬于臥式機床。
4.2 平刨床總體布局應(yīng)注意的問題
4.2.1 工件特征
由于工件（毛料）是板材，對板材加工按照如上所選的型式完全可以達(dá)到要求。板材一般為條狀，故而只要保證了加工精度，對加工的完成是沒有任何問題的。
4.2.2 機床性能
對加工精度、表面粗糙度要求較高的機床，在總體布局上應(yīng)采取相應(yīng)措施，使之提高傳動精度、剛度，減小振動、熱變形等。為了提高傳動精度，傳動部件設(shè)計時盡量縮短傳動鏈；為了提高機床剛度，可采用框式支承結(jié)構(gòu)；為了減小機床加工過程中的振動，使電動機、齒輪變速箱等振動較大的部件與工作部件（刀軸）分離，中間采用帶傳動。
4.2.3 生產(chǎn)批量
由于本設(shè)計的木工平刨床是手工進(jìn)給，其生產(chǎn)效率低，故而相當(dāng)于單件小批量生產(chǎn)，機床布局應(yīng)能保證工藝范圍廣、調(diào)整方便。所以工作臺的設(shè)計是水平式、開放式的。
4.2.4 機床散熱
在床身上開設(shè)散熱口,參考通用形式,見總裝圖。
5 平刨床造型、色彩與宜人性設(shè)計
機床的造型與色彩是現(xiàn)代機床設(shè)計中不可缺少的內(nèi)容，它是決定機床產(chǎn)品的質(zhì)量、價格和市場地位的重要因素。在新產(chǎn)品的開發(fā)與研制過程中，造型與色彩設(shè)計應(yīng)貫穿全過程并協(xié)調(diào)進(jìn)行。設(shè)計目標(biāo)是獲得機床的優(yōu)良外觀質(zhì)量；原則是好用、經(jīng)濟(jì)、美觀和創(chuàng)新，要求體現(xiàn)產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)和藝術(shù)性的綜合美感。
5.1 平刨床造型設(shè)計
造型，即對總體內(nèi)容的一種安排和相互之間的關(guān)系。造型設(shè)計就是合理布局，以達(dá)到給人以舒適協(xié)調(diào)、靜中有動的感覺。
5.1.1 平刨床形體比例
實際使用中的形體比例一般有黃金比例、均方根比例等等。在平刨床上，床身與上面的工作臺之間有一個分割線，可以參照黃金比例（1:1.618）來設(shè)置它的位置。另外床身上、下部都可以直接設(shè)計成有一面為正方形的長方體。
并且為了方便使用，將前工作臺的升降機構(gòu)設(shè)計成與后工作臺一樣。其位置安排形式如下圖所示（本圖并不代表實際平刨床形式，具體細(xì)節(jié)部位仍需改進(jìn)）：
圖1 平刨床形體比例初步設(shè)計圖
5.1.2 形體線型
機床的形體比例確定后，就應(yīng)該著手處理這些形體的邊界結(jié)合面間的線型關(guān)系，以達(dá)到整體統(tǒng)一協(xié)調(diào)的效果。參考通用的一些木工平刨床的床身設(shè)計，并且根據(jù)人們的使用習(xí)慣將平刨床上的一些突兀的直線改變成圓滑的曲線，具體設(shè)計情況可以參考平刨床設(shè)計總圖圖紙?？倛D對平刨床的總體設(shè)計表達(dá)的十分清晰。
5.2 平刨床色彩設(shè)計
參考MBL503木工平刨床，其床身的色彩漂亮、勻稱、協(xié)和，這些色調(diào)的配合可以讓操作人員進(jìn)行長時間工作而減輕眼部的疲勞。其顏色設(shè)計特點是：床身以灰色為基調(diào)，再以藍(lán)色間隔開工作臺和床身，令操作人員可以快速而直接的區(qū)分床體輪廓。另外，對于需要醒目提醒的部位，如開關(guān)旋鈕，設(shè)計成鮮紅色，便于識別。這款平刨床的床身色彩設(shè)計簡單和諧，有很大的參考價值。參考圖如下：
圖2 平刨床顏色設(shè)計
5.3 平刨床宜人性設(shè)計
機床不僅要能夠滿足一定的結(jié)構(gòu)形式，還需要針對使用者進(jìn)行宜人性設(shè)計。這部分內(nèi)容也就是人機工程學(xué)在平刨床設(shè)計上的應(yīng)用。
5.3.1 操作空間尺度
操作空間尺度主要根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)尺寸、人的視野范圍、肢體的有效活動范圍以及適宜用力范圍、操作速度與精度要求、操縱裝置尺寸大小以及安裝位置等因素，來選擇最佳操作區(qū)域，并與機床產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，才能取得操縱舒適、可靠和高效的設(shè)計。
對于本設(shè)計的木工平刨床，操作人員工作方式為站姿操作，手動進(jìn)給木料時，左手輕放在木料上端，右手輕推木料，以完成木料的進(jìn)給過程。所以操作人員是側(cè)身、脊背稍曲的身體姿勢。工作臺不能太高，根據(jù)上文的設(shè)計已選取為840 mm的高度，這個高度是比較舒適的，也適宜于大部分人群。
5.3.2 視覺特性
平刨床的操作活動不僅與人體的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，而且與人的視覺特性有密切關(guān)系，以便操作方便、迅速和準(zhǔn)確。其中主要的要求為視野和視距的滿足。
平刨床布置為縱向—水平布局法——部件按X—X軸向放置，屬于臥式機床。它的加工區(qū)域集中在刀軸上，所以此類機床的視野和視距是完全能夠滿足人們的要求的。
二、 平刨床工作機構(gòu)的零、部件設(shè)計
1 床身
它主要用于安裝和支撐機床其他零、部件的，要求床身具有足夠的強度和剛度。所以是由鑄造性能好的鑄鐵制成整體式床身。床身壁厚10 mm，根據(jù)力學(xué)性能要求，可以選取牌號為HT200的灰鑄鐵，其可以承受較大彎曲應(yīng)力。另床身上的附件如儀表儀器的殼體可以用塑料制造。
2 工作臺部件
參照《木工平刨床的結(jié)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)》（標(biāo)準(zhǔn)號：JB 3380-83）（下文簡稱《安全標(biāo)準(zhǔn)》），該標(biāo)準(zhǔn)從安全的角度出發(fā)對木工平刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造規(guī)定了一般要求。
2.1 工作臺的基本要求
根據(jù)以上《安全標(biāo)準(zhǔn)》，工作臺離地面的高度應(yīng)便于操作，推薦為750～850 mm，由于本設(shè)計工作臺比較長，故而選取平刨床高度為840 mm。
2.2 工作臺性能
工作臺的材料一般是鑄鐵，剛性好，變形小，減振性能好、耐磨。工作臺分為前、工作臺，為了減小進(jìn)給阻力，工作臺的臺面必須光潔平整，工作臺的平面度限制在0.2/1000之下。由于前工作臺是被刨削工件的基準(zhǔn)，對毛料獲得精確的平面影響較大，所以在上文的設(shè)計中其長度比后工作臺長，便于進(jìn)給時加工的穩(wěn)定。工作臺俯視示意圖如下所示：
圖2 工作臺示意圖
2.3 工作臺的位置布置和具體結(jié)構(gòu)形式
工作臺是木材刨削操作平臺，前、后工作臺安裝在刨刀軸兩側(cè)形成開口，露出刨刀軸全長。前、后工作臺之間的開口應(yīng)盡量小，參照《安全標(biāo)準(zhǔn)》表1，由刨刀體切削圓直徑為125 mm，其在零切削位置（前、后工作臺與刨刀體切削圓的上素線相切時所處的位置）時的開口量不大于55 mm，前、后工作臺之間最大開口量不大于55+δ，δ為平刨最大刨削厚度。
工作臺內(nèi)部應(yīng)該為空的，即是一個工作臺殼，因為里面有工作臺升降裝置，需要放置絲杠螺母。其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形式將在工作臺升降機構(gòu)中以圖示形式說明。
前、后工作臺靠近刀軸的端部設(shè)計為各鑲有一塊被稱作梳形板的鑲板，材料為滲碳鋼，具有高硬度和高耐磨性。其作用是減少前、后工作臺與刀軸之間的縫隙，同時又可以加速刀軸擾動空氣的流通，降低空氣動力性噪聲。鑲板具有一定的剛度，并經(jīng)過精加工，支持毛料通過刀軸，防止工件撕裂。鑲板細(xì)節(jié)示意圖如
下 (在零切削位置時的示意圖) ：
圖4 工作臺鑲板示意圖
2.4 工作臺的升降機構(gòu)
前、后工作臺的調(diào)整要求是前工作臺臺面比刀軸切削圓上母線低一個刨削厚度，后工作臺臺面在理論上應(yīng)調(diào)整到與刀軸切削圓母線同高度，但生產(chǎn)中最好調(diào)整到比刀軸切削上母線略低的位置，一般約低于刀軸切削圓母線0.04 mm，以補償木材切削加工后的彈性恢復(fù)。
工作臺的升降機構(gòu)也是其與床身的連接部位。其不但應(yīng)具有足夠的剛度，而且應(yīng)能自鎖或設(shè)置有鎖緊機構(gòu)。工作臺與床身的連接有兩種方式，一種是靠楔形導(dǎo)軌；另一種是靠偏心軸機構(gòu)。本設(shè)計選用偏心軸四連桿機構(gòu)來調(diào)節(jié)工作臺的升降。結(jié)構(gòu)圖如下：
圖5 工作臺升降裝置圖
1 軸座；2 偏心軸；3連桿蓋；4連桿；5手柄：
2.3.1 升降裝置對工作臺的調(diào)整
2.3.1.1 機構(gòu)的設(shè)計
根據(jù)上圖的結(jié)構(gòu)示意圖，工作臺通過軸承安裝在偏心軸端部，偏心軸中部安裝在軸座上，軸座通過螺栓連接安裝于機架上。通過擺動手柄，使得一個偏心軸轉(zhuǎn)動，再通過連接的連桿帶動另一個偏心軸同時轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)動一致，從而依靠偏心軸的偏心轉(zhuǎn)動達(dá)到工作臺升降的效果。偏心軸與床身上的軸座通過滑動軸承連接，其名稱為覆有減摩塑料層的雙金屬軸套式滑動軸承，型號分別為GB/T 12949-1991 34×40、GB/T 12949-1991 12×10 。偏心軸端與工作臺連接通過深溝球軸承，代號為GB/T 276-1994 滾動軸承6201。手柄端部裹有橡膠。
2.3.1.2 機構(gòu)的材料和尺寸公差
① 連桿蓋和連桿應(yīng)具有高的強度和良好的加工性，本設(shè)計選取HT150材料。軸座也是由HT150鑄造。偏心軸與工作臺連接末端通過悶蓋緊固，悶蓋也是由鑄鐵HT150 鑄造出來，悶蓋與工作臺連接螺栓組為GB/T 5782-2000 M4×25。
② 軸座上徑向旋緊螺栓選取六角頭螺栓GB/T 5782-2000 M10×45。軸座與機架連接螺栓代號為GB/T 5782-2000 M6×30。
③ 設(shè)計成連桿蓋與偏心軸間隙配合。
2.3.1.3 機構(gòu)調(diào)整的比例關(guān)系
根據(jù)幾何關(guān)系計算，對于偏心軸的計算，由偏心距和轉(zhuǎn)過的角度可以計算。在實際使用中，由于工作臺下的空間問題，手柄的擺動有限，故而在機架上開槽可以允許手柄擺動足夠的角度達(dá)到最大的偏心距。其幾何關(guān)系圖如下所示：
圖6 幾何關(guān)系圖
按上圖可得公式：
⑴
式中h即為所需要獲得的工作臺升降高度，α角度為擺桿的偏轉(zhuǎn)角度。根據(jù)計算，可以設(shè)置圓弧式刻度盤，直接在圓弧上讀取升降高度。刻度盤詳見機床附件的選擇內(nèi)容。
3 導(dǎo)尺部件
導(dǎo)尺也叫靠山，安裝在前工作臺上，用以引導(dǎo)加工零件，作為工件被加工時的附加定位基準(zhǔn)。如果要將加工零件相鄰邊刨削成一定的角度，導(dǎo)尺就需要有一定的傾斜或移動，故而針對這些方面的需求，我將導(dǎo)尺設(shè)計成有一定轉(zhuǎn)動角度的形式，可以滿足一定的加工要求。按照平常生活中人們正常使用的木料情況，可以將傾斜角度設(shè)定為90°～135°。
關(guān)于導(dǎo)尺角度的調(diào)整可以由下列理論計算作為依據(jù)：
首先，根據(jù)預(yù)想的機構(gòu)，導(dǎo)板支座上設(shè)置了兩條槽，移動機構(gòu)通過兩個螺釘在槽內(nèi)的移動而獲得所需角度。設(shè)置右邊的一條槽與導(dǎo)尺垂線平行。兩個螺釘位置假設(shè)有a，b兩點，a點到導(dǎo)尺的距離為a，b點到導(dǎo)尺的距離為b。a、b之間距離L。依照假設(shè)可有：
⑵
其中為移動后b點到導(dǎo)尺的距離，由于其軌跡設(shè)定為與導(dǎo)尺平行，故而始終等于b。為移動中a點到導(dǎo)尺的距離。為需要調(diào)整的導(dǎo)尺與工作臺之間的角度。根據(jù)極限位置：=90°和=135°，再根據(jù)平刨床的總體結(jié)構(gòu)和導(dǎo)尺的尺寸，設(shè)定a=10 mm；L=40 mm。將數(shù)據(jù)代入上式中，得到的方程，并根據(jù)兩個極限位置，從而得出導(dǎo)板與兩螺釘之間的幾何關(guān)系導(dǎo)尺機構(gòu)示意圖如下：
圖7 導(dǎo)尺機構(gòu)
1.前工作臺；2.導(dǎo)尺；3. 螺釘；4. 手輪；5. 圓柱銷；
6. 彈簧；7.齒輪軸組；8. 緊固螺母；9. 齒條軸；10. 支座；
支座處的右視圖如下所示：
圖8 移動及鎖緊機構(gòu)
1 手輪；2 圓柱銷；3 彈簧；4 緊固螺母；
5 推力球軸承；6 齒輪軸組；7 支座；8 螺母
對該機構(gòu)設(shè)計作出如下分析：
① 導(dǎo)尺角度的變化是通過導(dǎo)尺支座3兩槽沿著螺釘4相對移動來實現(xiàn)的。所需的角度可自行調(diào)整，固定時用螺釘4進(jìn)行鎖緊。該架構(gòu)整體穩(wěn)定性比較好，而且導(dǎo)尺與工作臺面始終保持良好的接觸。
② 導(dǎo)尺移動是通過手輪7齒輪軸組11旋轉(zhuǎn)對齒條軸5作左右移動。導(dǎo)尺鎖緊是通過手輪下壓后卡住螺母10槽內(nèi)向右旋轉(zhuǎn)使支座6的開口受力后夾緊齒條軸。圓柱銷8在齒輪軸組11頂端，彈簧將手輪頂上去后手輪卡住圓柱銷便可以轉(zhuǎn)動齒輪軸組，從而移動齒條軸，達(dá)到調(diào)整導(dǎo)尺角度的目的。
③ 導(dǎo)尺部件的材料和型號
前文已經(jīng)的設(shè)定導(dǎo)尺尺寸為88×95×25（mm），導(dǎo)尺安裝部位在前工作臺，隨著前工作臺的升降而升降。其中，導(dǎo)尺與導(dǎo)尺支座用鑄鐵HT200整體鑄造出來，支座與工作臺連接的緊固螺栓選用A級六角頭螺栓GB/T5782-2000 M10×60。導(dǎo)尺支座上的兩個滑動螺釘選取開槽盤頭螺釘，型號為GB/T 67 M8×65。并與六角螺母配合和平墊圈配合。型號分別為：螺母GB/T 6170-2000 M8×60；墊圈GB/T93-1987 8。齒輪軸組中的軸，其螺紋選取為梯形螺紋，中經(jīng)D=24 mm。手輪上的圓柱銷型號為GB/T 119.2 12×120。齒條軸組上的螺母選用M24形式的螺紋，但對其外形和外形尺寸做了一定的修改。修改后外徑為60 mm，高仍為21.5 mm。上面的彈簧選取為YB型彈簧，型號為YB 4×30×55-3 GB/T 2089。另外，支座也是選用HT200鑄鐵材料。齒條軸組上的齒輪外徑72 mm，由于該齒輪并不需要承受很大的載荷，故而選取為材料為45鋼的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，根據(jù)齒頂圓直徑mm，選取模數(shù)m=4，計算得到分度圓直徑d=64 mm，由，得到齒數(shù)z=16。繼而計算出齒距p=πm=12.57 mm，齒厚s=p/2=6.3 mm。齒頂高4 mm，齒根高5 mm。壓力角選取標(biāo)準(zhǔn)值20°。其公差等級為IT7。相應(yīng)的齒條軸的齒的形式和尺寸也可以得到。支座與工作臺連接通過四個緊固螺栓，型號為GB/T 5782-2000 M10×45。
4 刀軸部件
刀軸是平刨床的執(zhí)行件，由切削刀軸（主軸和刨刀體）和刨刀片組成。為了保證平刨床的加工質(zhì)量，刀軸需要具有一定的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗震能力、熱穩(wěn)定性、耐磨性。
4.1 切削刀軸
4.1.1 刀軸結(jié)構(gòu)形式
參照《安全標(biāo)準(zhǔn)》，切削刀軸需要有足夠的強度，選用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料進(jìn)行制造，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定其抗拉強度不低于568N/。故而在實際投入使用前需要對刀軸進(jìn)行抗拉強度校核，以保證加工的順利進(jìn)行。
刀軸有效長度與工作臺面等寬。刀軸旋轉(zhuǎn)切削工件的動力是由電動機通過皮帶傳動裝置供給。這部分內(nèi)容將在傳動設(shè)計部分進(jìn)行詳細(xì)分析。
刨刀體是用來安裝刀片的金屬本體，通常有方刀軸和圓刀軸兩種形式
由于方刀軸的安全性很差，刨刀體棱柱形本身就構(gòu)成了不安全因素，當(dāng)手誤碰刀軸時容易造成斷指事故。而最大問題在于在刨削過程中一旦刀片松動，會造成飛刀事故。方刀軸僅僅限制在由防護(hù)裝置的壓刨床上使用，不適合于平刨床。參考GB 7033-86 《護(hù)指鍵式和護(hù)罩式木工平刨床安全技術(shù)條件》 ，本設(shè)計采用的是圓刀軸。其剖面圖如下圖所示：
圖9 刀軸
1 刨刀片；2 螺釘；3 楔形壓塊 ；4 彈簧；5 刀軸
每片刀片均有兩個上圖所示壓緊裝置，對稱分布于刀軸兩端。為便于用扳手?jǐn)Q螺栓，在刨刀體上預(yù)留出裝刀槽。裝刀槽呈現(xiàn)楔形并滿足了一定的封閉，符合了安全標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定和實際使用中的設(shè)計經(jīng)驗。
在鋼制的圓柱形刀軸1上，安裝有4把刨刀片（因為手工進(jìn)給平刨床的進(jìn)給速度一般不高于6～12m/min ，刀片數(shù)量多切削效率越高、毛料被加工表面越平整）。通過緊固螺釘4頂住楔形壓條3，產(chǎn)生對刀片緊壓力來緊固刀片。將壓刀條截面制成梯形，內(nèi)六角緊固螺釘嵌放在壓刀條內(nèi)。旋緊螺釘時，螺釘頂在裝刀槽底部，使壓刀條往外圓方向移動，楔形壓塊卡在槽中，并用側(cè)面將刀片擠住，壓塊外線與刀體外線基本處于同一圓周上，將裝刀槽填平，僅在刀片附近留一出屑槽。并且在加工過程中，高速旋轉(zhuǎn)的刀軸對楔形壓條產(chǎn)生很大的離心力，使得壓條往外擠，更加的緊固了刀片。彈簧5用以支持刀片和調(diào)整刀片刀刃伸出量的。刀軸長度已選為315mm，刀軸直徑125mm。由于是手工進(jìn)給，刨刀片徑向伸出量應(yīng)控制在1.1 mm之內(nèi)。緊固螺釘采用內(nèi)六角螺釘，能夠承受較大的扳手力矩，連接強度高，螺釘型號為GB/T 70.1 M5×12。楔形壓條的材料選用滲碳鋼，能夠耐磨、承受高接觸應(yīng)力。彈簧的選用根據(jù)刀軸的幾何空間布局進(jìn)行選用圓柱螺旋壓縮彈簧，選為YI型（兩端圈并緊并且磨平），中徑為2.5 mm，彈簧絲直徑為0.5 mm，彈簧的自由高度為10 mm。
另外，由于電動機的動力傳輸是通過V帶和帶輪傳遞給刀軸的，所以刀軸部件（此處指主軸）上有刀軸和滾動軸承。其具體安裝情況可以參考總圖。
4.1.2 刀軸（主軸）材料
鋼制刀軸選用45號鋼，因其價格便宜，性能良好，可以滿足主軸的工作要求。
4.1.3 軸的強度校核
由于木工平刨床上的主軸主要是受到軸承座和皮帶的扭力矩，刨削木料時木料引起的彎矩不大，可以忽略考慮。故而，參考《機設(shè)》式（15-1），軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：
⑶
查閱《機設(shè)》表15-3 軸常用幾種材料的值，本設(shè)計選用的軸的材料為45鋼，其=25～45 MP。計算上式得<1<<。故而所選去的軸符合強度要求。
4.1.4 主軸熱處理
提高主軸有關(guān)表面硬度，增加耐磨性，在長期使用中不致喪失精度，這是對主軸熱處理的基本要求。
機床主軸在一定部位上承受不同程度的摩擦，對于不同的接觸配合位置需要有不同的硬度要求。主軸的熱處理可分為預(yù)先熱處理和最終熱處理。預(yù)先熱處理有退火、正火、調(diào)質(zhì)以及消除應(yīng)力時效。最終熱處理有整體淬火、滲碳淬火、感應(yīng)加熱淬火，以及氣體滲碳、離子滲碳等。這些內(nèi)容和工藝要求均與機械工程材料密切相關(guān)，具體操作流程也需要借鑒實例來加以參考實施。
4.2 刨刀片
根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，刨刀片需滿足一定的硬度和剛度要求，可以使用刃具鋼（硬度大于60HRC）制造。刨刀片的初始寬度不小于30mm，重磨后的寬度不得小于原寬度的2/3。市場上有相應(yīng)的刨刀片出售，所以使用人員只需按照以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選購便可。以下為一個刨刀片的圖片：
圖10 刀片
資料來源：互聯(lián)網(wǎng)
5 軸承
用于承載刀軸的軸承，根據(jù)床身總體布局，其位置在床身與工作臺接觸處，安裝在床身上。滾動軸承由于摩擦系數(shù)小，起動阻力小，而且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，故而此處也選用滾動軸承。
首先，國際上軸承是屬于標(biāo)準(zhǔn)件的，而且根據(jù)軸承性能和主軸結(jié)構(gòu)、載荷情況，在木工平刨床上對于主軸的徑向和軸向載荷均較小，故而并不需要很精細(xì)的對軸承的參數(shù)和壽命進(jìn)行計算。我們可以在設(shè)計和使用中適當(dāng)調(diào)整和改變主軸與軸承連接處的結(jié)構(gòu)和尺寸來適應(yīng)相應(yīng)的軸承，從而為軸承的互換和刨床的使用帶來方便。
參考市場和社會實踐經(jīng)驗，木工平刨床主軸上受到的載荷主要為徑向載荷，我在此選用雙列向心球面滾子軸承，其國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在1983年1月1日作廢。新標(biāo)準(zhǔn)對其命名為調(diào)心滾子軸承，它的性能和實際使用情況都是受到社會認(rèn)可的。其具有較大的徑向承載能力，因外圈滾道表面是以軸承中點為中心的球面，故能自動調(diào)心。允許內(nèi)圈（軸）相對外圈（外殼）軸線偏斜量≤2°～3°。參考調(diào)心滾子軸承（GB/T288-1994），選取小徑d=35 mm，外徑D=72 mm，其潤滑形式為油性潤滑，極限轉(zhuǎn)速為6000 r/min，滿足使用需求。選用型號為GB/T7813-1999 SR72×10的止推環(huán)緊固軸承。
根據(jù)主軸的尺寸，相配合的軸承代號為22207。其公差等級為0級。此類型的軸承可以很好的滿足互換性，所以對用戶使用和維修更換比較方便。軸承零件圖如下所示：
圖11 調(diào)心滾子軸承
6 軸承裝置的設(shè)計
6.1 軸承的支承
選用滾動軸承座用HT200灰鑄鐵制造。SNK207 GB/T 7813-1998型二螺柱式使用圓柱孔軸承的異徑孔滾動軸承座。其結(jié)構(gòu)如下：
圖12 軸承座
6.1 軸承的配置
由于刨刀軸跨距較大，且工作溫度較高，其熱伸長量大，應(yīng)采用一支點雙向固定，另一支點游動的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支承的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，內(nèi)外圈都要固定；作為補償軸的熱膨脹的游動支承，由于選用的是調(diào)心滾子軸承，內(nèi)外圈不能分離，所以不需要同時固定內(nèi)外圈。
6.2 軸承的軸向緊固
由于木工平刨床的刨刀軸轉(zhuǎn)速高，其內(nèi)圈緊固以軸肩定位，外圈外側(cè)以端蓋緊固。為了便于拆卸，軸肩的高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈的厚度。由此，刀軸部件的工作圖如下：
圖13 刨刀軸工作圖
1 軸承座；2 床身；3 調(diào)心滾子軸承；4 刀軸；5 帶輪
6.3 其他
對于軸承的配合，由于滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼孔的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。查閱《機械設(shè)計手冊》第四版 成大先主編（以下簡稱《手冊》），相應(yīng)的公差帶將在主軸圖上表示出來。
另滾動軸承的預(yù)緊和潤滑均可根據(jù)實際使用經(jīng)驗由操作工人進(jìn)行操作。在此略之。
三、 驅(qū)動裝置設(shè)計
1 電機的選擇
根據(jù)實際使用經(jīng)驗，本設(shè)計的電機選用Y(星形)三相異步電動機，其結(jié)構(gòu)比較簡單，維護(hù)容易，運行可靠，價格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性，是工業(yè)中使用的比較廣泛的一中電動機。
在此部分設(shè)計內(nèi)容之后會對平刨床的傳動機構(gòu)做出設(shè)計，其中電機輸送動力給主軸是通過v帶傳動，窄v帶傳動傳動效率，故而電機功率
2.34 kW ⑷
根據(jù)電機的參數(shù)范圍，選取額定功率為3kW的Y(星形)三相異步電動機。由于需要對剛組裝的刀軸進(jìn)行三檔升速法起動來試驗刀軸的安全性，所以本設(shè)計選用可以調(diào)速的電機進(jìn)行變速起動。綜合以上要求，最終采用變極對數(shù)調(diào)速的多速鼠籠式異步電動機。查閱機械工業(yè)出版社毛謙德 李振清主編《袖珍機械設(shè)計手冊》表23-35 YD系列變極多速三相異步電動機主要技術(shù)數(shù)據(jù)表，選取型號為YD132M2-8/6/4電動機，其額定功率為3 kW，轉(zhuǎn)速1461 r/min，效率0.80。從而由3×0.80×0.94≈2.2，滿足使用要求。型號釋義為多速異步電動機，機座中心高為132 mm，機座長度為中機座（M），鐵芯長度代號為2，極數(shù)有8、6、4,三種。其外形尺寸為515×350×315 mm。
2 電機在平刨床上的位置
由于機床設(shè)計時力求結(jié)構(gòu)簡單緊促而能夠保證加工精度等要求，考慮的床身內(nèi)部是空的，故而可以將電機安裝在床身內(nèi)部，并與主軸的放置方向相同。帶張緊裝置采用滑到式，即電動機安裝在制有滑座的基板上。電機安裝形式為臥式安裝。其安裝位置將會在傳動設(shè)計圖中表達(dá)。
四、 傳動機構(gòu)設(shè)計
1 傳動結(jié)構(gòu)分析
由于木工平刨床只需要一個加工時候的切削速度，并不需要變速機構(gòu)，所以其傳動機構(gòu)是比較簡單的。其傳動原理圖如下：
圖14 傳動原理圖
2 傳動件選擇
電機輸出與主軸轉(zhuǎn)動之間的傳動裝置具有穩(wěn)定的傳動比，參考實際經(jīng)驗，本設(shè)計選擇帶傳動。帶傳動具有機構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護(hù)容易；允許的傳動比大，機構(gòu)緊湊，并且大多數(shù)V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。綜合考慮了各種帶型的特點后，最終選取了窄V帶作為傳動帶。因為根據(jù)各種傳動帶小帶輪的極限轉(zhuǎn)速，普通V帶的為5000r/min，但是平刨床主軸的額定轉(zhuǎn)速為5600r/min，而窄V帶的達(dá)到了7000r/min。并且窄V帶除了具有普通V帶的特點外，還能承受較大的預(yù)緊力，允許速度高，傳遞功率大，耐熱性好。故而，最終選取了窄V帶作為傳動帶。
3 窄V帶傳動設(shè)計計算（類似于普通V帶設(shè)計計算）
（1） 選擇V帶的帶型
由于平刨床的刀軸轉(zhuǎn)速為=5600r/min，故而選擇刀軸處的帶輪為小帶輪，主動輪即與電機連接的帶輪為大帶輪，為增速機構(gòu)。參考高等教育出版社 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室 編《機械設(shè)計》 第八版（以下簡稱《機設(shè)》）表8-7 工作情況系數(shù)表 可得平刨床的工作情況系數(shù)為1.3，通過下式來確定計算功率
⑸
式中：——計算功率，kW；
——工作情況系數(shù)
——所需傳遞的額定功率，此處也就是電機的額定功率；
此處=3kW為電機的額定功率。通過上式計算，=3×1.3=3.9kW，并且上文已選取了電機的轉(zhuǎn)速為1461r/min，即大帶輪的轉(zhuǎn)速為1461r/min。從而由、查閱江西科學(xué)技術(shù)出版社 中國機械工程學(xué)會 中國機械設(shè)計大典編委會 編 《中國機械設(shè)計大典》（以下簡稱《大典》）第四冊圖36.1-5窄v帶的選型圖，選用SPZ型（摘自 GB/T 11544—1997）。本設(shè)計窄V帶的標(biāo)記是SPZ 1600 GB/T 11544-1997。圖示如下：
圖15 窄V帶
（2） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速V
注:由于刀軸部分連接的是小帶輪,而實際應(yīng)用中小帶輪一般為主動輪,本設(shè)計也可以假設(shè)刀軸為驅(qū)動裝置,即小帶輪仍為主動輪,電機便假想為負(fù)載.本設(shè)計為一個增速機構(gòu)。
① 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。并且考慮到小帶輪連接于主軸上，由《機設(shè)》表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=75mm。
② 驗算帶速V。按《機設(shè)》式（8-13）驗算帶的速度
m/s=21.98 m/s ⑹
因為5m/s＜v＜30m/s，故帶速合適。
③ 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)《機設(shè)》式（8-15），計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
== mm=287.474mm
根據(jù)《機設(shè)》表8-8，圓整為=280mm。
（3） 確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度
① 根據(jù)《機設(shè)》式（8-20），一般初選帶傳動的中心距為
⑺
并參考床身高度840 mm，初定中心距=500 mm。
② 由《機設(shè)》式（8-22）計算所需的基準(zhǔn)長度
⑻
mm
≈1556mm
由表8-2選擇V帶的基準(zhǔn)長度=1600mm。
③ 按《機設(shè)》式（8-23）計算實際中心距
mm ⑼
≈522 mm
從而中心距的變化范圍按式(8-24)計算為
⑽
得到中心距的變化范圍為498～570 mm
④ 驗算小帶輪上的包角
≈156°≥90° ⑾
⑤ 計算帶的根數(shù)z
1) 計算單根V帶的額定功率
由=75 mm和=5600 r/mm,查《大典》表36.1-17h 單根SPZ型窄v帶的基本額定功率得=3.15 kW（原表小帶輪轉(zhuǎn)速最高為5000r/min，根據(jù)數(shù)據(jù)推算大概是此值，因為此處的推算并不影響結(jié)果，它早已超過了所需傳遞的總功率）。
由于傳動比3.73，繼續(xù)查閱上表，得到（估算）。查閱《大典》表36.1-14得=0.92，表36.1-15續(xù)表，得=1.00，于是
3.65 kW ⑿
2） 計算V帶的根數(shù)z
1.07 ⒀
根據(jù)理論計算應(yīng)該取2根，如此設(shè)計結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和方便性將會提高，功率傳輸更加全面，也更加安全可靠，提高了機構(gòu)的使用壽命。即2。
⑥ 計算單根V帶的初拉力最小值
≈110 N ⒁
式中q為窄V帶每米長的重量（kg/m）（窄V帶q查閱《大典》表36.1-16得q=0.07kg/m）。在實際使用中應(yīng)使初拉力＞。
⑦ 計算壓軸力
壓軸力的最小值為
=2×2×110× N≈427 N ⒂
⑧ 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
1) V帶輪的設(shè)計內(nèi)容
根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知條件,確定帶輪的材料,結(jié)構(gòu)形式,輪槽/輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。
2） 帶輪的材料
由于作為皮帶傳動，需要能夠承受一定的拉力，其抗拉強度是一個基本要求。常用的帶輪材料為HT150或HT200，本設(shè)計選用HT200，其抗拉強度較高
3） 帶輪的結(jié)構(gòu)形式
V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。V帶輪的機構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。
查閱《大典》表36.1-24 V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列，得到小帶輪外徑=79 mm，大帶輪外徑=284 mm；
查閱《大典》表36.1-27 V帶輪（基準(zhǔn)寬度制）輪緣尺寸（摘自GB/T 13575.1-1992） 得到所需SPZ型窄V帶帶輪的輪緣尺寸，具體參數(shù)列表如下：
表2 SPZ窄V帶（基準(zhǔn)寬度制）輪緣尺寸 （mm）
基準(zhǔn)寬度
8.5
基準(zhǔn)上槽深
2.0
基準(zhǔn)線下槽深
7.0～9.0
槽間距e
12±0.3
槽邊距
7
最小輪緣厚
5.5
帶輪寬B
外徑
輪槽角
根據(jù)以上參數(shù)，確定帶輪輪緣部分結(jié)構(gòu)尺寸。另查閱《大典》表36.1-30 V帶輪的機構(gòu)形式和輻板厚度，確定大帶輪采用孔板式（六孔板），孔徑40 mm，輻板厚16 mm；小帶輪采用實心式，孔徑30 mm。另參考《機設(shè)》圖8-14 中的經(jīng)驗公式得到大、小帶輪的全部尺寸參數(shù)，從而繪制出帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖示如下：
圖16 小帶輪結(jié)構(gòu)
圖17 大帶輪結(jié)構(gòu)
⑨ V帶傳動的張緊、安裝與防護(hù)
1） V帶傳動的張緊
V帶傳動一段時間后會因為帶的塑形變形和磨損而松弛。為了保證帶傳動正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，采取相應(yīng)的補救措施。本設(shè)計采用的是定期改變中心距的滑道式張緊裝置，調(diào)節(jié)帶的初拉力，使帶重新張緊。在本設(shè)計中，滑道與刀軸方向垂直，滑道材料為HT150，只要沿著滑道方向擺動電機就可以達(dá)到皮帶的張緊。另外，滑道采用的是T形槽，電機在豎直方向的自由度已經(jīng)限制，故而只要在電機的一側(cè)設(shè)置一個阻擋螺栓，防止電機在平刨床工作過程中往帶輪中心距減小的方向滑動。用T型螺栓作為滑塊，型號GB/T37-88 M20×56。為也可以通過調(diào)節(jié)螺栓使得電機移動，從而達(dá)到帶張緊的作用。螺栓通過滑道上的支座連接，并通過螺栓上的螺母和墊圈來緊固?；琅c床身通過角焊接和周圍（角）焊接連接?；滥┒说木o固螺栓為在型號為GB/T 5782-2000 M20×150六角頭螺栓的基礎(chǔ)上加工，將螺紋區(qū)域的長度增加至135 mm。螺栓的軸向緊固通過增設(shè)的型號為GB/T 6170-2000 M20六角螺母和標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈（型號GB/T 93 20）來實現(xiàn)?；朗降膬?yōu)點是方便調(diào)節(jié)，而且電機傳動不受平刨床床身振動的影響，提高了機床整體的精度和加工質(zhì)量。圖示如下：
圖18 電機位置與張緊裝置
1 帶輪；2電機；3螺栓；4 滑道；5 床身
2） V帶傳動的安裝
各帶輪的軸線要互相平行，各帶輪相對應(yīng)的V型槽的對稱平面應(yīng)重合，誤差不超過20’。多跟V帶傳動時為避免各跟V帶的載荷分布不均，帶的配組公差在規(guī)定的GB/T 13575.1-92國標(biāo)中。帶輪與軸的安裝采用軸端擋圈在軸端緊固。大帶輪軸端擋圈公稱直徑=50 mm，小帶輪軸端擋圈=38 mm。相應(yīng)國標(biāo)為GB/T 892-1986。緊固螺釘選用 GB/T67-2008 M6×30、GB/T67-2008 M3×16開槽盤頭螺釘。帶輪前方床身上設(shè)置了蓋板，蓋板尺寸長×寬×高為,450×450×2 mm。電機尾部裝有散熱板，由鑄鐵HT150鑄造。蓋板和散熱板均用四個正方形排布的開槽圓柱頭螺釘緊固，型號為GB/T 65-2000 M4×6。
五、 控制裝置設(shè)計
控制裝置主要指對平刨床的開啟和關(guān)閉進(jìn)行控制，其本質(zhì)就是控制電機的啟動和制動。但是為了保證使用平刨床的安全，對于剛剛組裝的刀軸，按照平刨床安全使用標(biāo)準(zhǔn)，每次起動需要分三檔升速，每次試驗10 min。
第一檔為額定轉(zhuǎn)速；
第三檔為試驗轉(zhuǎn)速，即額定轉(zhuǎn)速的2倍；
第二檔介于兩者之間，為兩者的平均值。
由于變速采用的是變極對數(shù)調(diào)速的多速鼠籠式異步電動機，在電機內(nèi)部的定子繞組可以裝兩套獨立繞組，各自具有所需的極對數(shù)，兩套獨立繞組中每套又可以有不同的連接方式來實現(xiàn)，通過繞組的串聯(lián)、并聯(lián)轉(zhuǎn)換，改變繞組中的電流情況，從而可以得到雙速、三速等等的電動機，這類電機通稱為多速電動機。然后，只需要將電動機的控制電路連接到平刨床床身上，設(shè)定相應(yīng)的旋鈕（旋轉(zhuǎn)開關(guān)），便可達(dá)到變速目的?？刂蒲b置的位置和型號情況均在平刨床總圖中有所體現(xiàn)，圖示可以參閱總圖。
六、木工平刨床附件的選擇
由于本設(shè)計并不投入實際生產(chǎn)，也沒用實際的商業(yè)價值，故而屬于純理論的學(xué)習(xí)型設(shè)計。通過參考多種品牌的木工平刨床，現(xiàn)分為以下幾類進(jìn)行概述：
1 刻度盤：在工作臺的升降機構(gòu)中需要有刻度盤來量度升降量，刻度表粘貼于刻度盤上。并在手柄擺桿上畫了一條紅線當(dāng)做刻度指針。通過上文設(shè)計，已經(jīng)確定手柄擺桿角度與工作臺升降高度的方程，當(dāng)偏心軸末端處于偏心軸主體水平中心線上部選用上部分的刻度，反之選用下部分的刻度。根據(jù)實際描繪，得到如下刻度盤示意圖：
圖19 刻度表
2 銘牌：標(biāo)明尺寸、功率等一些主要參數(shù)。
3 開關(guān)：采用旋動式調(diào)速開關(guān)，開關(guān)盒未在裝配圖上表示出來，可以在市場上購買另行安裝，機架上留有安裝位置。
4 安全守則及安全圖標(biāo)（在存在安全隱患的地方標(biāo)出）。
5 散熱裝置：在床身上開有散熱區(qū)域，而且有一定的空間安裝吸塵裝置。
總 結(jié)
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了許多。這是一次關(guān)于學(xué)習(xí)與態(tài)度的旅行，路上充滿著溝溝坎坎，最后都一一被化解。這種感受正是成長的感受，我很高興能夠在進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)中獲得成長，無論是知識上的，還是為人、品格上。
在設(shè)計途中，我領(lǐng)悟到良師益友的作用和偉大。在我面對一個結(jié)構(gòu)或者一個原理百思不得其解的時候，經(jīng)由老師或者朋友蜻蜓點水般的點撥，我便能夠一探其中奧妙。這便是知識的力量，也是學(xué)習(xí)的魅力。
做畢業(yè)設(shè)計，也正是一次對于設(shè)計思想領(lǐng)略的過程。大凡設(shè)計，總有其想通之處。只有把握住了設(shè)計的脈路、把握了設(shè)計的靈魂我們才能夠?qū)υO(shè)計這一大類的子丑寅卯都可以得心應(yīng)手地應(yīng)對和處理。
設(shè)計也是一面鏡子，它試探出了我的本領(lǐng)和知識的深度。在這次設(shè)計中，我遇到了重重困難，這也正說明了我的專業(yè)基礎(chǔ)知識不夠扎實，更從側(cè)面反映出我還擁有多么大的提升空間。這也次設(shè)計，我做得很踏實，因為它充滿了一系列的問題需要你自己去解決，還需要解決后的完善，這其實多么像生活，怎么處理自己的事只不過是一種態(tài)度。正因如此，我很認(rèn)真的對待這次設(shè)計，態(tài)度，是起碼的前提。也通過這次設(shè)計，更加深沉和長久地磨練了我的性格。
設(shè)計也是一座橋，把理論和實踐相連。理論是很美妙的，然而只有通過實際實現(xiàn)，它才能煥發(fā)它獨特的光彩和魅力。特別遺憾的是，這次畢業(yè)設(shè)計對于實踐也只能夠有些微的感性認(rèn)識，沒有更多的機會深入，但這是一個很好的開始，因為我們永遠(yuǎn)生活在實際中，而且，作為畢業(yè)生，我們也將擁有更多更好的機會去接粗它們。
歸根究底，設(shè)計是一種系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，這是符合知識儲存規(guī)律的，也符合我們的認(rèn)知規(guī)律，而更有意味的是系統(tǒng)性是一切實物和組織的本質(zhì)。設(shè)計是人對自己大腦思想的個性化和綜合化處理，在設(shè)計中學(xué)習(xí)、提升，這是再好不過的了。
最后，很感恩在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生活的四年，我在這兒生活、學(xué)習(xí)、成長，就讓我懷著誠摯的心情把這份拙陋的畢業(yè)設(shè)計獻(xiàn)給我的母校、我的師友們吧。
參考文獻(xiàn)
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