机械原理课程设计说明书
设计题目牛头刨床
课程设计说明书—牛头刨床
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。

刨刀每次削完一次，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，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。

图1-1
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所作圆弧高的平分线上。

要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速
度、加速度多边形以及刨头的运动线图。

以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

1.1设计数据
1.2曲柄位置的确定
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Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如下图1-3）。

图1-3
1.3速度分析
以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:(0. 01m/s²)/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1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2）
表格1-1
图1-4
图1-5
表格（1-2）
各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3
表1-4
2 机构的动态静力分析
2.1.设计数据
已知各构件的质量G（曲柄2、滑块3和连杆5的质量都可以忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量J s4及切削力P的变化规律（图1-1，b）。

要求按第二位置求各运动副中反作用力及曲柄
上所需的平衡力矩。

以上内容作运动分析的同一张图纸上。

首先按杆组分解实力体，用力多边形法决定各
运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。

图2-1
2.1矢量图解法：
2.1.1 5-6杆组示力体共受五个力，分别为P、G6、
F i6、FR I6、R45,其中R45和R i6方向已知，大小未知，
切削力P 沿X 轴方向，指向刀架，重力G 6和支座反力
N 均垂直于质心， R 56沿杆方向由C 指向B ，惯性力F i 6大小可由运动分析求得，方向水平向左。

选取比
例尺: (100N)/mm ，作力的多边形。

将方程列入表2-1。

45
由力多边形可知：
F45=706.1099715N
FI6=705.9209846 N
2.1.2对3-4杆组示力体分析
共受5个力分别为F`54,F23,F I4,G4,R14,其中F45,F54
G4已知，方向竖直大小相等方向相反，方向沿C指向B，
向下，惯性力F i S4大小可由运动分析求得，R23大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。

选取比例尺μ=(50N）/mm,作受力多边形。

将方程列入表2-1 。

表格（2-1）
其中
6i F =705.9209846N
6G = 800 N F54=-F45= 706.1099715N
αS4=α4=15.50615379rad/s 2
4i F =
g
G 4
4s a =98.95261167 N 4G = 220 N
对4O 求矩有：
ΣM A =G 4×X 4+F I 4×X 4i + M S4+F 54×X 54-F 23×X 23=0 M S4=J S4·α4
代入数据， 得F 23 =1578.158398N
2.1.3 对曲柄分析，共受2个力，分别为R 32,R 12
和一个力偶M ，由于滑块3为二力杆，所以
R 32= R 34，方向相反，因为曲柄2只受两个力
和一个力偶，所以F R 12与F R 32等大反力，由
此可以求得:
2.1.4
表格（2-2）
将各
个运动副的反力列入表2-3。

表2-3。