牛头刨床机械原理课程设计7点和12点

课程设计说明书—牛头刨床

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。刨刀每次削完一次，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，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

安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减

少电动机容量。

图1-1

1．导杆机构的运动分析

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。

1.1设计数据

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。

1.2曲柄位置的确定

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）。

第五章选择设计方案

1机构运动简图

图1-2 2、选择表Ⅰ中方案Ⅱ

取第方案的第7位置和第12位置（如下图1-3）。

图1-3

2、曲柄位置“7’”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，

加速度图）

取曲柄位置“7’”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。

取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得υA4=υA3+υA4A3

大小? √?

方向⊥O4A⊥O2A ∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-4。

2C

P

图１—4

则由图1-4知，，υA4=pa4·μv=28.33743629×0.01 =0.2833743629m/s

υA4A3=a3a4·μv=53.2477258×0.01=0.532477258m/s O4A=383.14488122 mm

由速度影像定理得υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=0.428968617m/s 又ω4=υA4/ l O4A=0.739601064rad/s

取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得

υC5=υB5+υC5B5

大小? √?

方向∥XX⊥O4B ⊥BC

其速度多边形如图1-4所示，有

υC5= 5

Pc·μv=42.07193291×0.01m/s =0.4207193291m/s

υC5B5=5

b·μv=9.74202042×0.01 m/s = 0.0974202042m/s

5c

ωCB=υC5B5／l CB=0.0974202042/0.174 rad/s = 0.559886229rad/s 取曲柄位置“7’”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“1”.取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得

a A4= a A4n+ a A4t= a A3n +a A4A3k+a A4A3r

大小? 0? √0

方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）

取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.01（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5

b

4

''P

图1-5

则由图1─5知，

a A4t = a 4´a 4″·μa =277.76598448×0.01 m/s 2 =2.7776598448m/s 2 43

r A A a = k´a 4´·μa=168.96093044×0.01 m/s 2 =1.6896093044m/s 2 α4″= a A4t ∕l O4A =2.7776598448∕0.38314488rad ／s 2 =7.249633204 rad ／s 2 a A4 = p´a 4´·μa = 278.55555401×0.01m/s 2 =2.7855555401m/s 2

用加速度影象法求得

a B5 = a B4 = a A4 ×l O4B /l O4A = 2.7855555401×580/383.14488122m/s 2 =4.216739653 m/s 2

又 a C5B5n =ω52·l CB = 0.5598862292×0.174 m/s 2 =0.05454423 m/s 2 取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得