机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床设计日期：20011年07 月09 日目录1.设计题目 (3)2. 牛头刨床机构简介 (3)3.机构简介与设计数据 (4)4. 设计内容 (5)5. 体会心得 (15)6. 参考资料 (16)附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定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3.1.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，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。

3.2设计数据设计数据设计数据4、设计内容4.1. 导杆机构的运动分析（见图例1）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89为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，19和79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ϖ2方向将曲柄圆周作12等分的位置。

步骤：1）设计导杆机构。

按已知条件确定导杆机构的未知参数。

其中滑块6的导路x-x 的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x 应位于B 点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。

2）作机构运动简图。

选取比例尺l μ按表4－2所分配的两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。

曲柄位置的做法如图4－2；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。

再作出开始切削和中止切削所对应的1’和8’两位置。

共计14个机构位置。

3）作速度，加速度多边形。

选取速度比例尺v μ=0.0168（mmsm /）和加速度比例尺a μ=0.0168（m ms m 2/），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。

4)作滑块的运动线图。

根据机构的各个位置，找出滑块6上C 点的各对应位置，以位置1为起始点，量取滑块的相应位移，取位移比例尺s μ=0.0109（mmm），作c s （t ）线图。

为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移。

然后根据c s （t ）线图用图解微风法（弦线法）作出滑块的速度c v （t ）线图，并将结果与其相对运动图解法的结果比较。

5）绘制滑块的加速度线图（见图1）.导杆机构的运动分析1).选取长度比例尺µl ，作出机构在位置4 的运动简图。

如一号图纸所示，选取µl =l A O 2/O 2A （m/mm)进行作图，l A O 2表示构件的实际长度，O 2A 表示构件在图样上的尺寸。

作图时，必须注意µl 的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。

2.)求原动件上运动副中心A 的v A ＇和a Av 2A =ω1 l A O 2 ＝0.829m/s式中v 2A ——B 点速度（m/s ） 方向丄AO 2a A =ω12l A O 2=6.247m/s 2式中a A ——A 点加速度（m/s 2）,方向A →O 23.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。

（1）列出OB 杆A 点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件２、４上瞬时重合点Ａ（Ａ2，Ａ4）的方程，未知数为两个，其速度方程：Ｖ4A ＝v 2A + v 24A A方向：丄ＡＯ4 丄AO 2 ∥ＡＯ4 大小： ？ ω1 l A O 2 ？（２）定出速度比例尺 在图纸中，取p 为速度极点，取矢量pa 代表v 2A ,则速度比例尺µv （m • s1-/mm ）µv =pav 2A =0.002 m •s1-/mm（３）作速度多边形，求出ω2、ω4根据矢量方程式作出速度多边形的pd 1部分，则v 2A (m/s)为v 2A =µv pa=0.829m/s ω4= v 2A / l 4AO =1.3rad/s其转向为顺时针方向。

Ｖ4B =ω4l 4bO =0.612 m/sB 点速度为Ｖ4B ，方向与v 2A 同向.（４）列出C 点速度矢量方程，作图求解V 6C 、V 46B CV 6C = Ｖ4B + V 46B C方向：水平 丄B Ｏ4 丄BC 大小：？ ω4l 4bO ？通过作图，确定Ｃ点速度为V 32A A =µv bc=0.2909m/s V C ＝µv pc=1.2207m/s式中V 32A A ——Ｃ5点速度，方向丄BC 式中V C ——Ｃ点速度，方向为p →c 。

４．解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（１）列出Ｃ点加速度矢量方程式 牵连速度为移动时绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度＋哥氏加速度要求Ｃ点加速度，得先求出Ｂ点加速度，a A = aA n +aAτ= a2o n+ a2o τ+ a A ’+ a 哥方向：？ ∥ＡＢ 丄ＡＢ ∥AO 2 丄AO 2 ∥ＡＢ 丄ＡＢ 大小：？ ω42l 4AO ？ ω2l 2AO 0 ? 2ω4v 24A A(2)定出加速度比例尺 在一号图纸中取p 为加速度极点，去矢量pa ’代表a A n，则加速度比例尺µa （m•s2-/mm ）µa ='a n pa B =0.219 m/s 2/mm(3)作加速度多边形，求出a Bτ、a A 、a B 根据矢量方程图的pa ’nka 部分，则 aAτ=µa a ＇a=0.7949 m/s 2a A ’=µa ka=6.247m/s 2a A =µa pa=0.519 rad/s 2方向为 水平向右下12ºaBτ= aAτ• l 4bO / l 2AO =3.279m/s 2aBn=ω42• l 4bO =1.225 m/s 2(4)列出C 点加速度矢量方程，作图求解a c 、aCBn、 aCBτa c = aCBn + a CB τ+ a Bn + aBτ方向： 水平 ∥BC 丄BC ∥AB 丄AB大小： ？ V 46B C 2/l BC ? ω42l 4bO aA τl 4bO/ l 2AO由上式可得：aCBτ=0.0.15m/s 2a c =0.178m/s 2确定构件4的角加速度a 4由理论力学可知，点A 4的绝对加速度与其重合点A 3的绝对加速度之间的关系为 3343444a a a a a ka a r a a n a t a ++=+方向：⊥O 4B ∥O 4B ∥ O 4B ⊥O 4A ∥O 2A大小： ？ ϖ24l o2A ? 2ϖ4V a4a3 ϖ22l o2A其中a 的是和444a n a t a a a 法向和切向加速度。

a ka a 34为科氏加速度。

从任意极点O 连续作矢量O '3a 和k ’代表a A3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再过点o 作矢量oa 4”代表a n a a 34，然后过点k ’作直线k ’a ’4平行于线段oa 4”代表相对加速度的方向线，并过点a 4’’作直线a 4’’a 4’垂直与线段k ’a ’4，代表a t a 4的方向线，它们相交于a 4’，则矢量oa 4’便代表a 4。

构件3的角加速度为a t a 4/lO 4A将代表a t a 4的矢量k ’a ’4平移到机构图上的点A 4，可知α4的方向为逆时针方向。

4. 根据以上方法同样可以求出位置九的速度和加速度 54..2. 导杆机构的动态静力分析 已知 各构件的重量G （曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js 4及切削力P 的变化规律。

要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。

以上内容做在运动分析的同一张图纸上。

步骤1） 选取阻力比例尺Q = 555.6)(mmN，根据给定的阻力Q 和滑块的冲程H 绘制阻力线图。

2） 根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力i P 和惯性力偶矩 i M ，并将其合为一力，求出该力至重心的距离。

3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。