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1、1辽宁科技学院机械原理课程设计设计题目： 牛头刨床的运动分析 及静力分析班级：机电 BS051 姓名2前言前言在当今这个高新技术的社会中，计算机制图(AUTO-CAD)已经广泛应用到教学领域，然 而，在牛头刨床设计这个教学领域中主要以实物、文字、原理为主。为了使更多的人能够 学好并掌握这门学科，在本设计说明中插入了很多图片、文字、原理与CAD制图等，以便于 人们的理解和学习。 本说明书是根据高等学校机械制造、机械设计、机电一体化、模具设计与制造、纺织 机械的机械工程专业的教材机械原理课程设计指导书编写。全说明共三部分、七章。 第一部分为牛头刨床的基本机构，用最简单明了并且直观的方式阐述了牛头刨
2、床的主要机 构及运动情况；第二部分为牛头刨床的工作原理，主要内容包括牛头刨床的工作行程和空 回行程；第三部分为设计数据分析，主要内容包括机构的运动分析、机构的动态静力分析 等。 在本说明说的编写过程中，力求贯彻少而精、理论联系实际的原则，在较全面地阐述 有关牛头刨床基本内容的基础上，力求反映我国机械行业发展的最新情况。在具体讲述牛 头刨床时侧重于基本原理而不过多涉及具体结构，在机构传动的讲述中，既考虑到其内容 的独立性和完整性，又考虑到它与机械原理方面的共同点，力求使读者看完本说明书后， 能真正掌握牛头刨床的主要结构和设计方法。本说明书元件的图形符号、回路和系统原理 图采用国家最新图形符号绘制
3、。编者： 3目录目录前言 1 第一章第一章 概述概述 31-1 牛头刨床课程设计的目的 3 1-2 牛头刨床课程设计的任务 3 1-3 牛头刨床课程设计的内容 3第二章第二章 牛牛头头刨床的机构刨床的机构简简介介 52-1 牛头刨床的主要结构 5 2-2 牛头刨床的运动情况 5第三章第三章 牛牛头头刨床的工作原理刨床的工作原理 63-1 牛头刨床的工作原理6第四章第四章 牛牛头头刨床的刨床的设计设计数据分析数据分析 74-1 导杆机构的运动分析 7 4-2 导杆机构的动态静力分析 11 鸣谢鸣谢 14 参考文献参考文献 154第一章第一章 概述概述1-1 牛牛头头刨床刨床课课程程设计设计的目的
4、的目的牛头刨床课程设计是我们学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分 析与设计的训练，是机械原理课程的一个教学环节。其目的在于进一步加强我们所学的理 论知识，培养我们独立解决有关本课程实际问题的能力，使我们对于机械运动学和动力学 的分析与设计。有一较完整的概念，具体计算、AUTO-CAD 制图和使用技术资料的能力。在 此基础上，初步掌握牛头刨床的设计，并能使用 AUTO-CAD 解决设计中的技术问题。1-2 牛牛头头刨床刨床课课程程设计设计的任的任务务牛头刨床课程设计的任务是对导杆机构进行运动分析、动态静力分析，在此基础上， 进行设计；或对各机构进行运动设计。要求我们根据设计任务，
5、绘制必要的图纸，编写说 明书等。1-3 牛牛头头刨床刨床课课程程设计设计的内容的内容牛头刨床课程设计的内容包括导杆机构的运动分析及导杆机构的动态静力分析，在此基 础上，对导杆进行速度分析以及加速度分析。5第二章第二章 牛牛头头刨床的机构刨床的机构简简介介2-1 牛牛头头刨床的主要刨床的主要结结构构图 2-1 牛头刨床主要结构 如图所示，1、工作台，用于放置加工工件。2、刀架，用于安装并放置刨刀。3 为滑 枕。4、曲柄摆杆机构。5、摆杆齿轮。6、带传动机构。7、电动机。8、床身。9、齿轮变 速机构。10、圆盘。11、销子。12、曲柄连杆机构。13、棘轮机构。2-2 牛牛头头刨床的运刨床的运动动情
6、况情况6电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄和固结在其上的凸轮。刨床工作时，由导杆机构 带动刨头和刨刀做往复运动。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，利用空回形成的时间，凸轮通过四杆机构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，固需安装飞轮来减小主
7、轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。第三章第三章 牛牛头头刨床的工作原理刨床的工作原理3-1 牛牛头头刨床的工作原理刨床的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。下图为其参考示意图。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
8、台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。7第四章第四章 牛牛头头刨床的刨床的设计设计数据分析数据分析4-14-1 导杆机构的运动分析导杆机构的运动分析设计数据设计数据设计数据表设计数据表导杆机构的运动分析导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析导杆机构的动态静力分析N2Lo2o4Lo2ALo4BLBCLo4s4Xs6Ys6G4G6PYpJs4R/minmmNmmKgm2603801105400.25Lo4B0.5Lo4B240502007007000801.1内容符 号单 位方 案864350905800.3Lo4B0.5Lo4B200502208009000801.272
9、4301108100.36Lo4B0.5Lo4B1804022062080001001.2机构位置分配表机构位置分配表 学生编号学生编号123456789101112131415123456789101112123 位置编号位置编号7868121131174789学生编号学生编号161718192021222324252627282930456789101112123456 位置编号位置编号10121125273864591011设计数据：曲柄位置图的做法取 1 和 8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，9和 1为切削起点和重点所对应的曲柄位置，其余 2、312 等，是由位置 1 起，顺2方
10、向将曲柄圆周做 12 等分的位置。已知：n2=60r/min. LO2O4=380mm. LO2A=110mm. LO4B=540mm. LBC=0.25lO4B=135mm 解: 对 9 点速度分析 取速度比例尺 =0.02m/s/mmA4 = A3 A4A3 大小 ？ ？ 方向 AO4 AO2 AO2 A3=2LAO2=6.280.11=0.69m/s A4=pa4v=16.450.02=0.329m/s A4A3=a3a4v=30.380.02=0.6076m/s 4=A4/LAO4=A4/AO4l=0.329/0.3151=1.044rad/sc = b CB 大小 ？ ？ 方向 水平
11、 O4B BCB=4LBO4=1.0440.54=0.5637m/s BC=bcv=7.180.02 =0.1436m/s c =pcv=27.580.02 =0.5516m/s 5 =BC /LBC=0.1436/0.135=1.0637rad/s3=4=1.044rad/sB=0.5637m/sc=0.5516m/s5=1.0637rad/s9a4a3pbc加速度分析 取加速度比例尺 a=0.1m/s/mmaA4 aA4 = aA3 aA4A3 aA4A3大小 ？ ？ 方向 AO4 AO2 AO2 AO4 AO4aA4=42LAO4=1.04420.3151=0.3434m/s2 aA4A
12、3= 2 4A4A3=21.0440.6076=1.269m/s2aA3=22LAO2=6.2820.11=4.34m/s2 aA4=50.980.1=5.098m/s2aA4A3=24.10.1=2.41m/s2ac = aB aB aCB aCB大小 ？ ？ 方向 水平 BO4 BO4 BC BCaB=42LO4B=1.04420.54=0.588m/s2aB=4LO4B=16.140.54=8.716m/s24 =aA4/LAO4=5.0862/0.3151=16.14rad/s2aCB=52LBC=1.063720.135=0.143m/s2ac=pca=880.1=8.8m/s2aC
13、B=16.630.1=1.663m/s2 4 =3 =16.14rad/s2aB=0.588m/s2aB=8.716m/s2ac=8.8m/s2aCB=1.663m/s210pn4Cbka4a3对 3 点速度分析： 取速度比例尺 =0.02m/s/mm2 =2n/60=260/60=2=6.28rad/s vA3=A2=2LO2A=6.280.11=0.69m/sA4 = A3 A3A4 大小 ？ ？ 方向 AO4 AO2 AO4 A4=pa4 v=27.910.02=0.55 m/s3=4=A4 /LO4A=0.55/0.23=2.39 rad/sC = B CB 大小 ？ ？ 方向 水平 AO2 BCB=4LBO4=2.390.54=1.29m/s BC=0.025.53=0.1106 m/s C=pcv=31.510.02 =0.6302m/s 5 =CB /LBC=0.1106/0.14=0.79rad/s3=4=2.39 rad/sB=1.29
