机械原理课程设计+牛头刨床

目录

1.设计题目 (3)

2. 牛头刨床机构简介 (3)

3.机构简介与设计数据 (4)

4. 设计内容 (5)

5. 体会心得 (15)

6. 参考资料 (16)

附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析

附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计

附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定

1设计题目：牛头刨床

1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。

2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。

3.）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。

2、牛头刨床机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，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，以减少电动机容量和提高切削质量，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。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。

3、机构简介与设计数据

3.1.机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作

一次进给运动，以便刨刀继续切削。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。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。3.2设计数据

设计数据设计数据

4、设计内容

4.1. 导杆机构的运动分析（见图例1）

已知 曲柄每分钟转数n 2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x 位于导杆端点B 所作的圆弧高的平分线上。

要求 做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。

曲柄位置图的作法为取1和89为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，19和79为切削起点和终点所对应的位置，其余2，3…12等，是由位置1起顺ϖ2方向将曲柄圆周作12等分的位置。

步骤：

1）设计导杆机构。 按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x 的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x 应位于B 点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。

2）作机构运动简图。选取比例尺l μ按表4－2所分配的两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。曲柄位置的做法如图4－2；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。再作出开始切削和中止切削所对应的1’和8’两位置。共计14个机构位置。

3）作速度，加速度多边形。选取速度比例尺v μ=0.0168（

mm

s

m /）和加速度比例尺a μ=0.0168（

mm

s m 2/），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。

4)作滑块的运动线图。根据机构的各个位置，找出滑块6上C 点的各对应位置，以位置1为起始点，量取滑块的相应位移，取位移比例尺s μ=0.0109（

mm

m

），作c s （t ）线图。为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移。然后根据c s （t ）线图用图解微风法（弦线法）作出滑块的速度c v （t ）线图，并将结果与其相对运动图解法的结果比较。 5）绘制滑块的加速度线图（见图1）

.导杆机构的运动分析

1).选取长度比例尺µl ，作出机构在位置4 的运动简图。

如一号图纸所示，选取µl =l A O 2/O 2A （m/mm)进行作图，l A O 2表示构件的实际长度，O 2A 表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意µl 的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。

2.)求原动件上运动副中心A 的v A ＇和a A

v 2A =ω1 l A O 2 ＝0.829m/s

式中v 2A ——B 点速度（m/s ） 方向丄AO 2

a A =ω

1

2 l A O 2=6.247m/s 2

式中a A ——A 点加速度（m/s 2

）,方向A →O 2

3.解待求点的速度及其相关构件的角速度

由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。

（1）列出OB 杆A 点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系

绝对速度=牵连速度+相对速度

先列出构件２、４上瞬时重合点Ａ（Ａ2，Ａ4）的方程，未知数为两个，其速度方程：

Ｖ4A ＝

v 2A + v 24A A

方向：丄ＡＯ4 丄AO 2 ∥ＡＯ4 大小： ？ ω1 l A O 2 ？

（２）定出速度比例尺 在图纸中，取p 为速度极点，取矢量pa 代表v 2A ,则速度比例尺µv （m • s

1

-/mm ）

µv =

pa

v 2A =0.002 m •s

1

-/mm

（３）作速度多边形，求出ω2、ω4根据矢量方程式作出速度多边形的pd 1部分，则v 2A (m/s)为

v 2A =µv pa=0.829m/s ω4= v 2A / l 4AO =1.3rad/s

其转向为顺时针方向。

Ｖ4B =ω4l 4bO =0.612 m/s