插床设计

目录
1、课程设计任务书 (2)
(1)工作原理及工艺动作过程 (2)
(2)原始数据及设计要求 (3)
2、设计（计算）说明书 (4)
（1）画机构的运动简图 (4)
（2）对位置9点进行速度分析和加速度分析 (5)
（3）对位置6点进行速度分析和加速度分析 (8)
（4）对位置6 点进行动态静力分析 (11)
（5）齿轮机构设计 (12)
一、课程设计任务书
1. 工作原理及工艺动作过程
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

刨床工作时,如图(1-1）所示，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头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；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。

切削阻力如图(b）所示。

Y
图（1-1）
(b)
2．原始数据及设计要求
已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。

要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。

以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

二、设计说明书
1．画机构的运动简图
1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，
C点。

确定机构运动时的左右极限位置。

曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。

图1-2
取第I方案的第4位置和第9位置（如下图1-3）。

图1-3
2. 对位置9点进行速度分析和加速度分析 （a ） 速度分析 V 3A =V 2A =2ω×2
AO
l
=0.68 m/s
对A 点： V 4A = V 3A + V 3A4A 方向： ⊥AO 3 ⊥AO 2 ∥BO 3 大小： ？ √ ？
取P 1作为速度图的极点，μ2=0.01（m/s ）/mm ，作速度分
析图如图a 所示，则：
V 4A =μ2×41
p l =0.34 m/s(⊥AO 3向下)
4ω =V 4A /3
AO
l =0.92 rad/s V 4B =4ω⨯3
BO l
=0.73 m/s(⊥BO 3)
V 3A4B =0.59 m/s
对C 点：V 5C = V 4B + V 5C4B
方向： ∥SC ⊥BO 3 ⊥BC 大小： ？ √ ？
取P 2作为速度图的极点，μ3=0.01（m/s ）/mm ，作速度分
析图如图b 所示，则：
V 5C4B =0.185 m/s V S = V 5C =μ3×c p l 2
=0.68 m/s
(b)加速度分析 对A 点：A a 2=A a 3=22ω×2
AO
l
=3.80 m/s ²
A a 4= n A a 4 + t A a 4 = A a 3 + A A a 34 + k a
方向： ∥BO 3 ⊥BO 3 //AO 2 //BO 3 ⊥BO 3 大小： √ ？ √ ？ √ 取P 3为加速度图极点，μ4=0.04（m/s ²）/mm ，作加速度分
析图如图c 所示，则：
n A a 4=24ω×3
AO l
=0.32 2s
m
k
a
=24ωV 4A3A =1.08 2
s
m
n B C a 45= V 5C4B ²/l BC =0.11 2
s
m
A a 4=μ4×τ
43
p l =2.36 2
s
m
a 4B =
3
3AO BO ×A a 4=5.10 2
s
m
对C 点 C a = B a + n CB
a + t CB
a
方向： ∥SC ∥p 34τ
∥CB BC
⊥
大小： ？ √ √ ？
取P 4为加速度图极点，μ5=0.08（m/s ²）/mm ，作加速度
分析图如图d 所示，则：
C
a =μ5×l p 4
c =6.08 m/s ²
S a =C a =6.08 m/s ²
3.对位置6点进行速度分析和加速度分析 （a ） 速度分析 对A 点： V 3A =V 2A =2ω×2
AO
l
=0.68 m/s
V 4A = V 3A + V 3A4A 方向： ⊥AO 3 ⊥AO 2 ∥BO 3 大小： ？ √ ？
取P 1作为速度图的极点，μ2=0.01（m/s ）/mm ，作速度分
析图如图e 所示。

V 4A =μ2×41
p l =0.55 m/s(⊥AO 3向下)
4ω =V 4A /3
AO
l =1 rad/s V 4B =4ω⨯3
BO l
=0.8 m/s(⊥BO 3)
V 3A4B =0.39 m/s
对C 点：V 5C = V 4B + V 5C4B 方向： //SC ⊥BO 3 ⊥BC 大小： ？ √ ？
取P 2作为速度图的极点，μ3=0.01（m/s ）/mm ，作速度分
析图如图f 所示，则：
V 5C4B =μ3×BC l =0.14 m/s V S = V 5C =μ3×l p 2
c =0.78 m/s
(b)加速度分析 对A 点：A a 2=A a 3=22ω×2
AO
l
=3.80 m/s ²
A a 4= n A a 4 + t A a 4 = A a 3 + A A a 34 + k a
方向： ∥BO 3 ⊥BO 3 //AO 2 //BO 3 ⊥BO 3 大小： √ ？ √ ？ √ 取P 3为加速度图极点，μ4=0.04（m/s ²）/mm ，作加速度分
析图如图g 所示，则：
n A a 4=24ω×3
AO l
=0.53 2s m
k
a
=24ωV 4A3A =0.78 2s m
对于C 点 C a = B a + n CB
a + t CB
a
方向： ∥SC ∥p 34τ
∥BC BC
⊥
大小： ？ √ √ ？
取P 4为加速度图极点，μ5=0.08（m/s ²）/mm ，作加速度
分析图如图h 所示，则：
C
a =μ5×l p 4
c =7.36 m/s ²
S a =C
a =7.36 m/s ²
4. 对位置6点进行动态静力分析
取6点为研究对象，分离6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1所示。

已知G 6=160 N ，又S a =6.08 m/s 2,则:
F I6=－
g
G 6×S a =－99.27 N
测得α的大小为 2.6° 由0cos 656=-=∑αR I x
F F F ，∑=-+=0sin 6656
G F F F R R y α得
38
.9965=R F N 41.1556=R F N
分离5构件进行运动静力分析，杆组力体图如图2所示：
F R54=F R56=99.38 N
分离4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图3所示：
F R54= F R45=99.38 N
G 4=280 N 得
F I4=－
g
G 4×4a = 62.43 N
m
N J M S I /16.9444-=⨯-=α
根据∑=⨯-+⨯+⨯+⨯=0423434524144
h F M h F h F h G M R I R I O
其中1h ，2h ，3h ，4h 分别为4G ,4I F ,45R F ,23R F 作用于3O 的距离（其大小可以测得），可以求得：
23
R F =400.36 N
作力的多边形如图4所示： 则
14
R F = 265 N
对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图5所示：
32
R F 作用于2
O 的距离为h ，其大小为0.041m ，则曲柄上的平
衡力矩为：
m
N h F M R /41.1632=⨯= ，方向为顺时针。