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1、目 录一、课程设计的目的与要求,3二、设计正文1. 设计题目 . 32.牛头刨床机构简介. 33.机构简介与设计数据. 44. 设计内容 . . .5三、 体会心得 .15四、参考资料 .16 附图 1： 导杆机构的运动分析与动态静力分析一、课程设计的目的和任务1、目的机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、 运动方案的
2、确定、 运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。2、任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定； 对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。 并在此基础上确定飞轮转惯量， 设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。二、设计正文：1、设计题目：牛头刨床1）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在 1.4 左右。2）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。3）曲柄转速在 60r/min, 刨刀的行程 H在 300mm 左右为好，切削
3、阻力约为7000N ，其变化规律如图所示。2、牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。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与棘轮带动螺旋机构（图中未画） ，使工作台连同工件作一次进给运
4、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（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b） ，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，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。3、机构简介与设计数据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，
5、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。2）设计数据设计数据设计数据设 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 L
6、04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4 单位r/min mm N mm kgm2 方案60 380 110 540 0.25 L04B 0.5 L04B 240 50 200 700 7000 80 1.1 64 350 90 580 0.3 L04B 0.5 L04B 200 50 220 800 9000 80 1.2 72 430 110 810 0.36 L04B 0.5 L04B 180 40 220 620 8000 100 1.2 4、设计内容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所作的圆弧高
7、的平分线上。要求：做机构的运动简图， 并作机构两位置的速度、 加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1 号图纸上。 曲柄位置图的作法为取1 和 8为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1 和 7 为切削起点和终点所对应的位置，其余2，3,12等，是由位置 1 起顺2方向将 曲柄圆周作 12 等分的位置。导杆机构运动分析a、曲柄位置“ 4”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“ 4”进行速度分析。因构件2 和 3 在 A 处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与2一致。2=2n2/60 rad/s
8、=6.702064213rad/s A3=A2=2lO2A=6.702064213*0.09m/s=0.603185779m/s（O2A）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A4=A3+A4A3大小? ? 方向O4AO2AO4B取速度极点P，速度比例尺v=0.01 (m/s)/mm , 作速度多边形如图1-2 则 由 图1-2知 ，A4=4Pav=59.02900342 0.01 =0.5902900342m/sA4A3=43aav=12.40594998 0.01=0.1240594998m/s由速度影像定理求得，B5=B4=A4O4B/ O4A=0.782402
9、0877m/s 又4=A4/ lO4A=1.348969135rad/s取 5 构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5大小? ? 方向XXO4BBC取速度极点 P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm,则由图1-2知，C5=5Pcv=78.34986147 0.01 =0.7834986147m/sC5B5=55cbv=4.14373305 0.01s=0.0414373305m/s CB=C5B5/lCB=3.115841057 rad/sb.加速度分析： 取曲柄位置“ 4”进行加速度分析。因构件2 和 3 在 A 点处的转动副相连，故anA2=anA3,其大小等于22
10、l O2A,方向由 A 指向 O2。2=6.702064213rad/s, anA3=anA2=22 L O2A=6.7020642132 0.09 m/s2=4.042589824m/s2取 3、4 构件重合点 A 为研究对象，列加速度矢量方程得：aA4 = anA4+ aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小:? 42l O4A? 24A4 A3?方向：? BA O4B AO2O4BO4B取 5 构件为研究对象 ,列加速度矢量方程 ,得ac5= aB5+ ac5B5n + a c5B5大小? w42Lbo4w52 Lbc ? 方向XX a4 cb BC 取加速度极点为P,
11、 加速度比例尺a=0.01（m/s2）/mm, 作加速度多边形如图1-3 所示. 则由图 1-3 知, 4=A4/ lO4A=1.348969135rad/sC5B5=55cbv=4.14373305 0.01s=0.0414373305m/s w5 =CB=C5B5/lCB=0.238145574 rad/saA4= aA3 =p a4a=93.85239724 0.01m/s=0.9385239724m/s2, 4= aA4 / LO4A=2.144811952 rad/s2用加 速 度 影象 法求得aB5= aB4=0.9385239724 290/218.79300965m/s2=1.
12、243970054 m/s2所以 ac=0.01(p c)=0.6588927108m/s2总 结4 点 的 速 度 和 加 速 度 值以 速 度 比 例 尺 =( 0. 01m/ s ) / mm 和 加 速 度 比 例 尺 a=( 0. 0 1m/ s 2) / 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- 2， 1- 3， 并 将 其 结 果 列 入 表 格 （ 1- 2）表 格1- 1位 置未 知 量结 果4VA 40.5902900342m/sVC0.7834986147m/saA0.9385239724 m/s2ac0.6588927108m/s2导杆机构机构运态静力分析
