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1、机械原理课程设计说明书日 期 2010616课程设计说明书一牛头刨床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
2、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。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
3、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
4、。设计内容导杆机构的运动分析符号n2Lo2O4Lo2ALo4BLbcLo4s4xS6yS6单位r/minmm方案川603801105400.25|o4B0.5 |o4B240501. 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、312 等，是由位置1起，顺3 2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。取第方案的第8位置和第5位置（如下图）C'1. 5速度分析以速度比例尺a=（0.01m/s）/mm和加速度比例尺 g=（0.05m/s2）/mm用相对运动的图解法作该两
5、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位置未知量方程U4= CA3+ CA4A3VA4大小?V?8方向丄 O4A丄 O2A/ O4BVcUC5= U5+ UC5B5和大小方向?V?/ XX丄O4B 丄BC5aA4n=aA4 + aA4=aA3n + aA4A3 K+aA4A3aA大小：342lO4A ?V2U4 A3?号/、方向：BA丄O4B AO 2丄04B （向左）/ 04B （沿导路）位ac5= aB5+ ac5B5"+ a c5B5 x大小?VV?置ac方向/ XX V C f B丄 BC8号位置速度图：如图g P:
6、rfJJ lra3cIm亠I*_亠 I-3«h.ub由图解得：Vc=O .00092562741m/s8号位置加速度图：如图k'>c'a' 4 - b'b'a' 3a"4b"P由图解的ac=6.9317473396m/s2表格(1-2)位置要求图解法结果8Vc ( m/s )0. 00092562741a, m/s2 )6. 931 74733963vc ( m/s )0. 668641 6567ac(m/s 2)0. 51220551 952各点的速度，加速度分别列入表1-3 ,1-4中表1-3'项目
7、位置、3 23 4VAVBVc86. 7020643280. 0061 9650. 002093910. 003593970. 000925621 06456 1 774136. 7020643281. 1 6322670. 486925320. 674671 530. 66864165972867单位r/sr/sm/s表1-4'项目位置aA3naA4taA4naBt aBac84. 04258990. 0 1 296694. 04258997. 06692636. 9317473756 X 1 0-787339634. 04258990. 56640453. 2 1416284. 5
8、2208370. 51 2207820819551952单位m/s21.4导杆机构的动态静力分析 设计数据导杆机构的动静态分析G4G6PypJs4Nmm2kg m2208009000801.2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。图2-12. 1矢量图解法：取5号位置为研究对
9、象：FI6F452. 1. 1 5- 6杆组示力体共受五个力，分别为P、G、 Fi 6、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指向B,惯 性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选取比例尺卩= (10N)/mm ,作力的多边形。将方程列入表2-1。U=10N/mm已知 P=9000N , G6=800N ,又ac=ac5=4.5795229205m/s2,那么我们可以计算Fl6=- G6/g &=-800/10 *5795229205=-366.361834N又艺F=P +G
10、6 +FI6+ F45 +FrI6=0 ,方向/x轴BC大小9000800V?作 为 多 边 行 如 图1-7所NGFI6F5图1-7图1-7力多边形可得:F45=8634.49503048 NN=950.05283516 N在图1-6中，对c点取距，有Mc=-P yp-G6Xs6+ Fri6 X-F 16 yS6=0代入数据得x=1.11907557m分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示,2. 1. 2对3- 4杆组示力体分析u=10N/mmF54FxTli.ILE.-.1.已知：F54=-F45=8634.49503048 N , G4=220N2aB4=aA4 lo4
11、S4/lo4A=2.2610419m/s,0S4= a=7.79669621rad/s2由此可得：F|4=-G4/g *4 =-220/10 22610419N二49.7429218NM s4=-Js4 aS4=-9.35603545在图1-8中，对04点取矩得：MO4= M s4 + F I4 冷4 + F23/23+ F54/54 + G4/4 = 0代入数据，得M O4=-9.35603545-49.7429218 X0.29+F23 X).41859878959+8634.49503048 >0.57421702805+220 >0.04401216867=0故 F23=1
12、1810.773NFx +Fy +G4 +FI4+F23 +F54 = 0方向：？?VM 4O4VV大小：VVV丄O4BVGF54FxFl4匚一二二二"4p Fy十一一_F23由图解得：Fx=2991.6124744NFy=1414.4052384N方向竖直向下2. 1. 3 对曲柄分析，共受2个力，分别为 Rs2, R12和一个力偶 M由于滑块3为二力杆，所以R32= R34，方向相反，因为曲柄 2只受两个力和一个力偶，所以FRl2与FR32等大反力，由 此可以求得：-32!i J MFl2 一h2=72.65303694mm,贝U,对曲柄列平行方程有，Mo2 = M-F 32 h2=0即即 M=858.088527N M,