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1、机械原理课程设计计算说明书课题名称： 牛头刨床刨刀的往复运动机构 姓 名： 院 别： 工学院 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机设1201 指导教师： 2014年6月7日 工学院课程设计评审表学生姓名专业机械设计制造及其自动化年级2012级学号设计题目牛头刨床刨刀的往复运动机构评价内容评价指标 评分权值评定成绩业务水平有扎实的基础理论知识和专业知识；能正确设计机构运动方案（或正确建立数学模型并运用matlab进行仿真）；对所设计机构的特定位置进行运动分析和动态静力分析。独立进行设计工作，能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理设计数据；能对课题进行理论分析，得
2、出有价值的结论。40论文（设计说明书、图纸）质量论述充分，结论严谨合理；设计方法正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；图纸绘制符合国家标准；计算结果准确；工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。40工作量、工作态度按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20合计100指导教师评语 目 录1 设计任务书 4 1.1 设计题目 .4 1.2 牛头刨床简介 4 1.3 牛头刨床工作原理 4 1.4 设计要求及设计参数 6 1.5 设计任务 7 二导杆机构的设计及运动分析 8 2.1
3、机构运动简图 8 2.2 机构运动速度多边形 9 2.3 机构运动加速度多边形 11三导杆机构动态静力分析 14 3.1 静态图 14 3.2 惯性力及惯性力偶矩 14 3.3 杆组拆分及用力多边形和力矩平衡求各运动反力和曲柄平衡力 15心得与体会 21参考文献 .22 一、设计任务书1.1 设计题目：牛头刨床刨刀的往复运动机构1.2 牛头刨床简介：牛头刨床外形图 牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行
4、程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。1.3 牛头刨床工作原理： 牛头刨床是一种刨削式加工平面的机床，图1所示为较常见的一种机械运动的牛头刨床。电动机经皮带传动和两对齿轮传动，带动曲柄2和曲柄相固结的凸轮转动，由曲柄2驱动导杆23456，最后带动刨头和刨刀作往复运动。当刨头右行时，刨刀进行切削，称为工作行程。当刨头左行时，刨刀不切削，称为空回行程。当刨头在工作行程时，为减少电动机容量和提高切削质量，要求刨削速度较低，且接近于匀速切削。在空回行程中，为节约时
5、间和提高生产效率，采用了具有急回运动特性的导杆机构。此外，当刨刀每完成一次刨削后，要求刨床能利用空回行程的时间，使工作台连同工件作一次进给运动，以便于刨刀下一次切削。为此，该刨床采用凸轮机构，双摇杆机构经棘轮机构和螺旋机构（图中未示出），带动工作台作横向进给运动。 ABCxys5s3Xs5EDYS5123756n1FrYFr4图1 牛头刨床机构简图0.05H0.05HHScFmaxF图2刨刀阻力曲线 图3 曲柄位置图1.4 设计要求及设计参数： 设计要求：1、绘图问题 A1图纸一张，A1图纸1张，绘图工具一套。 2、绘图要求 作图准确，布置匀称，比例尺合适，图面整洁，线条尺寸应 符合国家标准。
6、 3、计算说明书要求 计算程序清楚，叙述简要明确，文字通顺，书写端正。 设计参数：设计内容符号数据单位导杆的运动分析n160lAC380lAB110lCD540lDE0.25lCDLCs30.5lCDxs5240ys550导杆机构动态静力计算G3200G5700Fr7000yFr80Js31.11.5 设计任务： 用图解法对牛头刨床的连杆机构进行运动分析和动力分析。要求画出A1图纸一张，A2图纸一张，写出计算说明书一份。 二、导杆机构的设计及运动分析2.1 机构运动简图： 图2-1 机构运动简图 1.选方案，在连杆机构中，曲柄有30个连续等分130个位置（见图3），选取4位置进行设计及运动分析
7、，取长度比例尺=0.004.2.取构件2和导杆3垂直（即构件5在最左方）时为起始位置1，用量角器量取（4-1）12=36度，两个工作行程的极限位置1和，E点两极限位置如图虚线，极限位置距离h=312mm，机构运动简图如图2-1所示。2.2机构运动速度多边形： 图2-2 机构运动速度多边形 根据机构运动简图，进行速度分析：根据同一构件上相对速度原理列速度矢量方程式，得： B3=B3B2+B2大小 ? ? 方向 CB BC AB计算：n=60r/min=1r/s,=2n=2rad/s, B2=lAB=2rad/s0.11m=0.22m/s速度多边形：在图上任取速度极点P，速度比例尺v【=B2/Pb
8、1=（0.22m/s）/120】=0.006(m/s)/mm，过点p作直线pb1（长度为120）垂直杆AB代表B2的方向线，过点p作垂直杆CB的直线，代表B3；再过点b1作直线平行于BC，代表B3B2的方向线，这两方向线交点为b3，则矢量pb3和b1b3分别代表B3和B3B2，其大小分别为： B3=vpb3=0.006(m/s)/mm62=0.37m/s B3B2=vb2b3=0.006(m/s)/mm101=0.6m/s. 根据影像相似原理求出D: CB/CD=pb3/pd,即106.5/135=62/pd,解得pd=78， D=vpd=0.006(m/s)/mm78=0.468 m/s方向
9、在pb3的延长线上。再根据同一构件上相对速度原理列速度矢量方程式，得 E= ED +D 大小 ? ? 方向 导路 ED CD速度多边形：pd=78，方向在pb3的延长线上，再过点P作水平线代表点E的速度方向，再过点d作杆ED的垂直线，这两方向线交于点e，则矢量pe和de分别代表E及ED，其大小分别为：E=vpe=0.006(m/s)/mm75=0.45m/sED =vde=0.006(m/s)/mm20=0.12m/s 因为4位置为工作行程，故刨头在此过程中匀速即：S5=E，根据重心得加速度影像相似原理求出S3： CS3/CD=PS3/Pd即67.5/135=PS3/78，解得PS3=39，S
10、3=vPS3=0.006(m/s)/mm39=0.234 m/s 方向在Pd上，机构运动速度多边形如图 2-2所示。2.3 机构运动加速度多边形：由理论力学可知，点B3的绝对加速度与其重合点B2的绝对加速度之间的关系为 an B3 + atB3 = a B2 + ak B3B2 + a rB3B2方向 B3C B3C B2A B3C B3C 大小 ? 23VB3B2 ? 计算:由图2-1 结构运动简图得: lB3C=106.5=106.50.004m/mm=426=0.426m ； 由图2-2 机构运动速度多边形求出: VB3=vpb3=0.06(m/s)/mm62mm=0.37m/s; 3=v3/lb3c=(0.37m/s)/(0.426m)=0.87rad/s; 故an B3=23lB3C=(0.87rad/s)20.426m=0.32m/s2 =2n=2rad/s； lAB =110mm=0.11m
