牛头刨床机械原理课程设计.doc

机械原理课程设计说明书
目录
一、工作原理及工艺动作过程…………………………………………………………2
二、机械原理课程设计的基本要求……………………………………3
三、执行机构的运动尺寸设计…………………………………………3
设计数据 3
四、画机构的运动简图…………………………………………………3
五、导杆机构的运动分析 4
对4位置进行速度加速度分析 4
对7位置进行速度加速度分析 6
四、导杆机构的动态静力分析 8
对位置7点进行动态静力分析……………………………………………………………8
五、齿轮机构的设计 9

一. 工作原理及工艺动作过程
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时, 如图(1-1）所示，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；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。切削阻力如图(b）所示。O2
A
O4
x
y
s
6
s
3
X
s
6
C
B
Y
s6

2
3
4
5
6
7
n
2
F
r
Y
Fr
图（1-1）

二、机械原理课程设计的基本要求
1． 作机构的运动简图，再作机构1、7两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程；
2．作机构7位置的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图；
3．齿轮机构的设计

三、执行机构的运动尺寸设计
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
方案
Ⅲ
72
430
110
810
0.36
L04B
0.5
L04B
180
40
220
620
8000
100
1.2

四、画机构的运动简图
1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。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、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。

图1-2

取第方案Ⅲ的第1位置和第7位置作图（如图1-1）。
五、导杆机构的运动分析
1. 对位置1点进行速度分析和加速度分析
（a） 速度分析 取P点 速度比例尺=
对A点：ω2LO2A⊥O2A VA2=VA3
= +
方向： //
大小： ？ √ ？
此时A为切点不能构成三角形（如图2-1）
=VA3
=0
==0.83/0.415=2
VB= =2×0.395=0.8
对于C点：取P点 取速度比例尺=
= +
方向： //1杆
大小： ？ √ ？
速度分析图（如图2-2）
==
==
= =0.2/0.292=0.68

(b)加速度分析 取加速度比例尺为=
===7.542×0.11=6.25
对于A点：取P点
= + = + +
方向： A→ A→ //
大小： √ ？ √ √ ?
已知=6.25 =0 =0.44
加速度分析（如图2-3）
可得：==6.25， ==4.4。
== =×=8.59
=+=12.2+8.59=14.8 （矢量和）
对于C点 取P点
= + +
方向：//1杆 （如图） C→B
大小： ？ √ √ ？
已知=,=
加速度分析（如图2-4）
可得：=36.5×0.4=
2．对位置7点进行速度分析和加速度分析
（a） 速度分析 取P点 速度比例尺=
对A点：ω2LO2A⊥O2A VA2=VA3
= +
方向： //
大小： ？ √ ？
速度分析图（如图3-1）
可得：=99×0.02=1.98 =89×0.02=1.78
==1.98/0.381=5.2
VB= =5.2×0.429=2.23
对于C点：取P点 取速度比例尺=
= +
方向： //1杆
大小： ？ √ ？
速度分析图（如图3-2）
==
==
= =1.99/0.292=6.82

(b)加速度分析 取加速度比例尺为=
===7.542×0.11=6.25

对于A点：取P点
= + = + +
方向： A→ A→ //
大小： √ ？ √ √ ?
已知 =6.25 =2ω4VA4A3=2×5.2×1.78=18.5
=ω42LO2A=5.22×0.381=10.3
加速度分析（如图3-3）
可得：=66×0.2=13.2， =38×0.2=7.6。
== =×=21.9
=+=28.1+21.9=35.2 (矢量和)
对于C点 取P点
= + +
方向：//1杆 （如图） C→B
大小： ？ √ √ ？
已知=,=
加速度分析（如图3-4）
可得：=94.5×0.4=
四、导杆机构的动态静力分析
对位置7点进行动态静力分析
取“7”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图4-1所示。
已知G6=620N，ac=37.2m/s2 那么我们可以计算
FS6= G6/g×ac = 620/10×37.8= 2342.6N
设与水平导轨的夹角为,量得∠α=
由 ,
可计算出N 方向沿CB
分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图4-2所示
以O4点列平衡方程 量得∠β=14°
cos2°cos14°F54LB04＋F34LO4A＋Mi－sin2°sin14°F54LB04
＋FS4τ×1/2LBO4＋G41/2LBO4sin14°=0
已知： Mi =JS4α=1.2×4.01=4.812
FS4τ=G4α/g×1/2LB04=35.73N，G4=200N
FS4n = G 4/g×ω42×1/2LBO4=240.9N
解得：F34=1866.7N
求得 yP =0.1m处a=4.42m/s2
FI4=G4/g×a=220/10×4.42=97.24N
FI4 ＋ F54 ＋ FS4n ＋ FS4τ ＋ FI4 ＋ G4 ＋ F34=0方向 ？ 延CB ∥L04B ⊥L04B ⊥L04B 垂直向下 ⊥BO4
大小 ？ √ √ √ √ √ √
取P点 μ=20N/mm
求得： FS4=FS4n+FS4τ=239N 方向如图
做静力图 如图4-3 （图为真实方向顺时针转90°）
所以得到F14=43×20=860N (方向为图上方向逆时针转90°)
对构件2、3：
F32=F34=1866.7N 方向相反
在图上做出F32到O2的距离d=54×10﹣3m
得Mr=F32×d=1866.7×54×10﹣3=100.8N·m