机械原理课程设计-牛头刨床2点和八点说明书.doc

学 院： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 日 期: 2012 年 01 月 12 日 目录：一. 机 构 简 介 ………………………………………………………3 导杆机构的运动分析…………………………… 3计算数据…………………………………………4二. 设计（计算）说明书………………………………………………41.导杆机构的设计（1）画机构的运动简图 …………………………………………5（2）对位置点进行速度分析和加速度分析………………………7（3）对位置 2 点进行速度分析和加速度分析……………………8（4）对位置 8 点进行动态静力分析………………………………9（5）对位置 2 点进行动态静力分析………………………………142.凸轮机构的设计……………………………………………………193.齿轮机构的设计……………………………………………………24三.参考文献 …………………………………………………………… 27一 . 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 1-11． 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 kgm2Ⅰ 60 380 110 540 0.25L04B0.5L04B240 50 200 700 7000 80 1.1Ⅱ 64 350 90 580 0.3L04B0.5L04B200 50 220 800 9000 80 1.2方案Ⅲ 72 430 110 810 0.36L04B0.5L04B180 40 220 620 8000 100 1.21.2 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 ω 2 方 向 将 曲 柄 圆 作 12 等 分 的 位 置 （ 如 下 图 ） 。

图 1-2选择表Ⅰ中方案1取 第 2位 置 和 第 8位 置 （ 如 下 图 1-3） A图 1-31.3 速 度 分 析 以 速 度 比 例 尺 µ=(0.01m/s)/mm 和 加 速 度 比 例 尺µa=(0.1m/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）vA2=vA3= ω2lO2A=0.6908m/s表 格 1-1位 置 未 知 量 方 程VA4υA4=υA3+υA4A3大小 ? √ ?方向 ⊥O 4A ⊥O 2A ∥O 4BVC5υC5=υB5+υC5B5大小 ? √ ?方向 ∥XX ⊥O 4B ⊥BCaA4aA4 = + aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3rnA4大小: ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?方向： B→A ⊥O4B A→O 2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿导路）2和 8杆ac5VB5=VB4ac5= aB5+ ac5B5大小 ? √ ?方向 ∥XX √ ⊥BC2杆 速 度 图 ： 如 图 1-4 vA4=μvLpa4=0.01x33=0.33m/sω4=vA4/lO4A=0.33/0.42=0.78rad/svB=ω4lO4B=0.78x0.54=0.42m/svA4A3=μvLa4a3=0.01x65=0.65m/svC=μvLpc=0.01x39 =0.39m/s图 1-42杆加速度图：如图 1-5由速度已知曲柄上 A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件 4 上 A 点的加速度 aA4,因为：aA2=aA3=w2l02A =(2π)2xlo2A =(2π)2x0.11m/s2=4.34m/s2anA4=w24lo4A=0.782x0.42=0.25m/s2a KA4A3=2w4vA4A3=2x0.782x0.65=0.79m/s2图 1-5ac=uaLp’c=0.1x41=4.1m/s28杆 速 度 图 ： 如 图 1-6 图1-6va2=va3=w2l02a=0.69m/sVa4= va3+ va4a3大小 ？ √ √方向⊥O4a ⊥O2a //O4a按比例尺μ v=0.01（m/s）/mm 作速度图如图所示，并求出构件4vA4=μvLpa4=0.01x3=0.03m/sω4=vA4/lO4A=0.03/0.42=0.07vrad/svB=ω4lO4B=0.07x0.54=0.04m/svA4A3=μvLa4a3=0.01x65=0.65m/s对构件 5 上 B、C 点，列同一构件两点间的速度矢量方程：Vc= VB + VCB大小 ？ √ ?方向 //x √ ⊥bcvC=μvLpc=0.01x5=0.05m/s8杆 加 速 度 图 ： 如 1-7取极点 P’,按比例尺 0.05(m/s2)/mm 做加速度图由速度已知曲柄上 A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件 4 上 A 点的加速度 aA4,因为:aA2=aA3=w2l02A =(2π)2xlo2A =(2π)2x0.11m/s2=4.34m/s2anA4=w24lo4A=0.072x0.42=0.002m/s2a KA4A3=2w4vA4A3=2x0.07x0.65=0.1m/s2a A4=a NA4+ a TA4= a A3+ a KA4A3+ a RA4A3大小 √ ？ √ √ ?方向 A→O 4 ⊥O 4A A→O 2 ⊥O 4A ∥O 4AaA4= uaLp’a4’=0.05x89=4.45m/s2aB=ua Lp’b’=0.05x128=6.4m/s2aC = aB+ aCB+ atCB大小 ？ √ √ ？方向 //x √ C→B ⊥BC ’ ac=uaLp’c=0.05x138=6.9m/s2表 格 （ 1-2）位 置 要 求 图 解 法 结 果Vc5（ m/s） 0.392ac5(m/s²) 4.1Vc5（ m/s） 0.058Ac5(m/s²) 6.9各 点 的 速 度 ， 加 速 度 分 别 列 入 表 1-3， 1-4中表 1-3项 目位 置ω 2 ω 4 VA4A3 VA4 Vc52 6.28 0.78 0.65 0.33 0.398 6.28 0.07 0.65 0.03 0.05单 位 1rad/s 1rad/s m/s表 1-4项 目位 置aA4nAa4aA3 Ca2 3.1 0.25 4.34 4.18 4.45 0.002 4.34 6.9单 位1.4 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 Js4 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 参 考 图 1-3， 将 其 分 解 为 5-6 杆 组 示 力 体 ， 3-4 杆组 示 力 体 和 曲 柄 I6图 2-12.1 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、 Fi6、 R16、 R45, 其中 R45和 R16 方 向 已 知 ， 大 小 未 知 ， 切 削 力 P沿 X轴 方 向 ， 指 向 刀 架 ， 重 力 G6和 支 座 反 力 F16 均 垂 直 于 质 心 ， R45沿 杆 方 向 由 C。