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1、学 院： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 日 期: 2012 年 01 月 12 日 目录：一. 机 构 简 介 3 导杆机构的运动分析 3计算数据4二. 设计（计算）说明书41.导杆机构的设计（1）画机构的运动简图 5（2）对位置点进行速度分析和加速度分析7（3）对位置 2 点进行速度分析和加速度分析8（4）对位置 8 点进行动态静力分析9（5）对位置 2 点进行动态静力分析142.凸轮机构的设计193.齿轮机构的设计24三.参考文献 27一 . 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
2、 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 ，
3、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
4、 少 电 动 机 容 量 。图 1-11 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
5、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
6、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。设计数据：设 计内 容导 杆 机 构 的 运 动 分 析 导杆机构的动态静力分析符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4单位 r/min mm N mm kgm2 60 380 110 540 0.25L04B0.5L04B240 50 200 700 7000 80 1.1 64 350 90 580 0.3L04B0.5L04B200 50 220 800 9000 80 1.2方案 72 430 110 810 0.36L04B0.5L04B180 40 220 6
7、20 8000 100 1.21.2 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、 312 等 ， 是由 位 置 1 起 ， 顺 2 方 向 将 曲 柄 圆 作 12 等 分 的 位 置 （ 如 下 图 ） 。图 1-2选择表中方案1取 第 2位 置 和 第 8位 置 （ 如 下 图 1-3） 。 A图 1-31.3 速 度 分 析 以 速 度 比 例 尺 =(0.01m/s)/mm 和 加 速 度
8、 比 例 尺a=(0.1m/s)/mm 用 相 对 运 动 的 图 解 法 作 该 两 个 位 置 的 速 度 多 边 形 和 加 速 度多 边 形 如 下 图 1-4， 1-5， 并 将 其 结 果 列 入 表 格 （ 1-2）vA2=vA3= 2lO2A=0.6908m/s表 格 1-1位 置 未 知 量 方 程VA4A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O 4A O 2A O 4BVC5C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O 4B BCaA4aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3rnA4大小: 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： BA O4B
9、 AO 2 O4B（向左） O4B（沿导路）2和 8杆ac5VB5=VB4ac5= aB5+ ac5B5大小 ? ?方向 XX BC2杆 速 度 图 ： 如 图 1-4 vA4=vLpa4=0.01x33=0.33m/s4=vA4/lO4A=0.33/0.42=0.78rad/svB=4lO4B=0.78x0.54=0.42m/svA4A3=vLa4a3=0.01x65=0.65m/svC=vLpc=0.01x39 =0.39m/s图 1-42杆加速度图：如图 1-5由速度已知曲柄上 A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件 4 上 A 点的加速度 aA4,因为：a
10、A2=aA3=w2l02A =(2)2xlo2A =(2)2x0.11m/s2=4.34m/s2anA4=w24lo4A=0.782x0.42=0.25m/s2a KA4A3=2w4vA4A3=2x0.782x0.65=0.79m/s2图 1-5ac=uaLpc=0.1x41=4.1m/s28杆 速 度 图 ： 如 图 1-6 图1-6va2=va3=w2l02a=0.69m/sVa4= va3+ va4a3大小 ？ 方向O4a O2a /O4a按比例尺 v=0.01（m/s）/mm 作速度图如图所示，并求出构件4vA4=vLpa4=0.01x3=0.03m/s4=vA4/lO4A=0.03/
11、0.42=0.07vrad/svB=4lO4B=0.07x0.54=0.04m/svA4A3=vLa4a3=0.01x65=0.65m/s对构件 5 上 B、C 点，列同一构件两点间的速度矢量方程：Vc= VB + VCB大小 ？ ?方向 /x bcvC=vLpc=0.01x5=0.05m/s8杆 加 速 度 图 ： 如 1-7取极点 P,按比例尺 0.05(m/s2)/mm 做加速度图由速度已知曲柄上 A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件 4 上 A 点的加速度 aA4,因为:aA2=aA3=w2l02A =(2)2xlo2A =(2)2x0.11m/s2=4
12、.34m/s2anA4=w24lo4A=0.072x0.42=0.002m/s2a KA4A3=2w4vA4A3=2x0.07x0.65=0.1m/s2a A4=a NA4+ a TA4= a A3+ a KA4A3+ a RA4A3大小 ？ ?方向 AO 4 O 4A AO 2 O 4A O 4AaA4= uaLpa4=0.05x89=4.45m/s2aB=ua Lpb=0.05x128=6.4m/s2aC = aB+ aCB+ atCB大小 ？ ？方向 /x CB BC ac=uaLpc=0.05x138=6.9m/s2表 格 （ 1-2）位 置 要 求 图 解 法 结 果Vc5（ m/s
13、） 0.392ac5(m/s) 4.1Vc5（ m/s） 0.058Ac5(m/s) 6.9各 点 的 速 度 ， 加 速 度 分 别 列 入 表 1-3， 1-4中表 1-3项 目位 置 2 4 VA4A3 VA4 Vc52 6.28 0.78 0.65 0.33 0.398 6.28 0.07 0.65 0.03 0.05单 位 1rad/s 1rad/s m/s表 1-4项 目位 置aA4nAa4aA3 Ca2 3.1 0.25 4.34 4.18 4.45 0.002 4.34 6.9单 位1.4 导杆机构的动态静力分析已知 各构件的重量 G（曲柄 2、滑块 3 和连杆 5 的重量都可
14、忽略不计） ，导杆 4绕重心的转动惯量 Js4 及切削力 P 的变化规律。要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做在运动分析的同一张图纸上。首 先 按 杆 组 分 解 实 力 体 ， 用 力 多 边 形 法 决 定 各 运 动 副 中 的 作 用 反 力 和 加 于 曲柄 上 的 平 衡 力 矩 。 参 考 图 1-3， 将 其 分 解 为 5-6 杆 组 示 力 体 ， 3-4 杆组 示 力 体 和 曲 柄 。I6图 2-12.1 矢 量 图 解 法 ：2.1.1 5-6杆 组 示 力 体 共 受 五 个 力 ， 分 别 为 P、 G6、 Fi6、 R16、 R45, 其中 R45和 R16 方 向 已 知 ， 大 小 未 知 ， 切 削 力 P沿 X轴 方 向 ， 指 向 刀 架 ， 重 力 G6和 支 座 反 力 F16 均 垂 直 于 质 心 ， R45沿 杆 方 向 由 C
