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1、目录1.设计题目.1.1 课程设计的要求1.2 工作原理1.3 设计任务1.4 设计数据.2.机构基本参数机机构运动简图.3.运动分析.3.1 速度分析3.2 加速度分析4. 动态静力分析.4.1 取构件 5、6 基本杆组为示力体.4.2 取构件 3、4 基本杆组为示力体.4.3 取杆件 2 为示力体.1设计题目1.1 课程设计的要求电动机轴与曲柄轴 2 平行，刨刀刀刃 E 点与铰链点 C 的垂直距离为50mm，使用寿命 10 年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄 2转速偏差为5。要求导杆机构的最大压力角应为最小值。执行构件的传动效率按 0.95 计算，系统有过载保护。按小批量生产规模
2、设计。1.2 工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。图 1 为其参考示意图。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头 6 由曲柄 2 带（a）机械系统示意图 （b） 刨头阻力曲线图动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程 H 中，前后各有一段0.05H 的空刀距离，工作阻力 F 为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮 8 通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨
3、刀继续切削。（c） 执行机构运动简图图 1 牛头刨床1.3 设计任务(1) 根据给定的工作原理和设计数据确定机构的运动尺寸，按照指定位置画出机构运动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。(2) 导杆机构的运动分析。用图解法求出指定位置处刨头 6的位移、速度、加速度及导杆 4 的角速度和角加速度，计算过程详细写在说明书中。(3) 导杆机构的动态静力分析。用图解法求出自己作业要求位置处的平衡力矩和功率。1.4 设计数据题 号 3转速 n2(r/min) 50机架 lO2O4 (mm) 430工作行程 H(mm) 400行程速比系数 K 1.40导杆机构运动分析连杆与导杆之比
4、lBC / lO4B 0.36工作阻力 Fmax(N) 3800导杆质量 m4 (kg) 22滑块 6 质量 m6 (kg) 80导杆机构动态静力分析 导杆 4 质心转动惯量 Js4 (kg m2) 1.22机构基本参数机机构运动简图由已知数据经过计算得由 得出 =30-180K=111.3mm24sin(/2)OA772.7mm4(/)BH231.8mm14BCOL 746.4mm44(cos(/2)yOB3运动分析3.1 速度分析由运动已知的曲柄 A 点开始，列两构建重合点间速度矢量方程，求构件 4 上 A 点的速度 ，因为4v2=2n2/60 rad/s=5.24rad/sA3=A2=2
5、lO2A=5.240.111m/s=0.582 m/s（O 2A）得A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O 4A O 2A O 4B取极点 p，按比例尺 v=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图 1-2 并求构件 4 的角速度 和构件 4 上 B 点速度 以及构件 4 与构件4wv3 上重合点的相对速度 。因为43Av A4=pa4 v=480.01 m/s =0.48 m/s 4 = A4/ lO4Al =1.10rad/s 其转向为顺时针方向且 34wB= 4lO4B =1.10.7727m/s=0.85m/s0.019m/s=0.09 m/s33Ava对构件 5 上的 B、C
6、点，列同一构件两点间的速度矢量方程：C = B5 + CB5大小 ? ?方向 XX O 4B BC=0.0183.5m/s=0.835 m/scvp=0.06/0.232rad/s=0.259rad/s5/bcwl3.2 加速度分析由运动一致的曲柄上 A 点开始，列构件重合点间加速度矢量方程，求构件 4 上 A 点加速度 .因为4a=3.052223(/60)nAooAawlnl2/msaA4A3k=23A4A3=21.10.09=0.198aA4n=42lO4A=1.120.528=0.637 2/s0.27220.232=0.0175cbcbwlm所以aA4 = a A4n + a A4t
7、 = a A3 + a A4A3k + a A4A3r大小 ? ?方向 AO 4 O 4B AO 2 O 4B（向左下）O 4B的构件 4 上 B 点和质心 点加速度 和 ，用构件 4 上 A4SBa4s点的切向加速度 ，求构件 4 的角加速度 。因为tAa=0.0323 =0.694p2/ms2/s= =0.0333 =1.024Bab=0.5 =0.5124saBa2/ms 4= /lO4A=0.483rad/s2tAac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BC=0.0316.5 =0.495cap2/ms2/s3.815/tcblrad4动态静力分析
8、首先依据运动分析结果，计算构件 4 的惯性力 （与 反向）、4iF4sa构件 4 的惯性力矩 （与 反向，逆时针）、构件 4 的惯性力平移距4iM离 、构件 6 的惯性力矩 （与 反向）。hl 6iF= 11.3N4i 4/ssmaGg= 0.4831.2=0.58NmisJ= / =51.33mm4hliM4iF= =39.6N6i6sa4.1 取构件 5、6 基本杆组为示力体（如图所示）因构件 5 为二力杆，只对构件（滑块）6 作受力分析即可，首先列力平衡方程： 0F6556R 5445R16 60riRFG 大小 ： ？ ？方向 ：xx xx xx xx BC按比例尺 F=40N/mm 作力多边形，如图所示求出运动反力 56R和 1。56R=3850N =625N164.2 取构件 3、4 基本杆组为示力体先取构件 4，对 O4 点列力矩平衡方程，求出反力 ：34R343R5450oM1424340hihhoAlFlGll=5730.1N34再对构件 4 列力平衡方程，按比例尺 50N/mmF求出机架对构件 4 的反力 14R0F5434!40iGFR大小 ？方向 /BC xx ?4OA=4033=1950 N14R4.3 取杆件 2 为示力体R32=R12343R32 +R12 =0 , =5730.1N0F122oM320bl=596.0Nmb
