河北工程大学牛头刨床机械原理课程设计3

目录：
1、课程设计任务书 (2)
(1)工作原理及工艺动作过程 (2)
(2)原始数据及设计要求 (3)
2、设计（计算）说明书 (3)
（1）画机构的运动简图 (3)
（2）机构运动分析 (6)
①对位置11点进行速度分析和加速度分析 (6)
②对位置7’点进行速度分析和加速度分析 (8)
（3）对位置7’点进行动态静力分析 (11)
3、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 (12)
4、参考文献 (16)
5、心得体会 (16)
6、附件 (17)
一、课程设计任务书
1. 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。

Y
图（1-1）
(b)
2．原始数据及设计要求
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。

二、设计说明书(详情见A1图纸)
1．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）。

取第Ⅱ方案的第11位置和第7’位置（如下图）。

２、机构运动分析
（1）曲柄位置“11”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）
取曲柄位置“11”进行速度分析。

因构件2和3在A处的转动副相连，故V A2=V A3，其大小等于W2l O2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s
υA3=υA2=ω2·l O2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）
取构件3和4的重合点A进行速度分析。

列速度矢量方程，得
υA4=υA3+υA4A3
大小? √?
方向⊥O4B⊥O2A ∥O4B
取速度极点P，速度比例尺µv=0.02(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2
图1-2
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得
υC=υB+υCB
大小? √?
方向∥XX(向右)⊥O4B ⊥BC
取速度极点P，速度比例尺μv=0.02(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。

Pb=P a4·O4B/ O4A=68.2 mm
则由图1-2知，υC=PC·μv=0.68m/s
加速度分析：
取曲柄位置“11”进行加速度分析。

因构件2和3在A点处的转动副相连，故a n A2=a n A3,其大小等于ω22l O2A,方向由A指向O2。

ω2=6.702rad/s, a n A3=a n A2=ω22·l O2A=6.7022×0.09 m/s2=4.042m/s2
取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
a A4 =a n A4+ a A4τ=a A3n + a A4A3K + a A4A3v
大小:? ω42l O4A? √2ω4υA4A3?
方向：? B→A⊥O4B A→O2⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,
a n A4=ω42l O4A=0.041 m/s2 a A4A3K=2ω4υA4A3=0.417 m/s2
a A3n=4.043 m/s2
作加速度多边形如图1-3所示
图１—3
则由图1-3知, 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
a c=a B+a cB n+a cBτ
大小? √√?
方向∥导轨√ C→B ⊥BC
由其加速度多边形如图1─3所示,有
a c =p c·μa =3.925m/s2
（2）曲柄位置“7’”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“7’”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“１１”。

取构件3和4的重合点A进行速度分析。

列速度矢量方程，得
υA4=υA3+υA4A3
大小? √?
方向⊥O4B⊥O2A ∥O4B
取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-4。

图１—4
Pb=P a4·O4B/ O4A=39.3 mm
则由图1-4知，取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得
υC5 = υB5+υC5B5
大小? √?
方向∥导轨(向右)⊥O4B ⊥BC
其速度多边形如图1-4所示，有
υC=PC·μv=3.75m/s
取曲柄位置“7’”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“3”.取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得
a A4=a A4n + a A4τ=a A3n +a A4A3k+a A4A3γ
大小? ω42l O4A ? √2ω4υA4A3 ?
方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5
图1-5
则由图1─5知，a n A4=ω42l O4A=0.176 m/s2 a A4A3K=2ω4υA4A3=0.718 m/s2 a A3n=4.043 m/s2
用加速度影象法求得
a B = a A4 ×l O4B/l O4A=4.35m/s2
取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得
a C =a B+a CB n+a CBτ
大小? √√?
方向∥导轨√ C→B ⊥BC
其加速度多边形如图1─5所示，有
a C = p C·μa = 4.3m/s2
３、机构动态静力分析
取“7’”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作,组示力体如图1─6所示。

图1—6
已知G6=800N，又a c= 4.3m/s2,可以计算
Ｐi6=- （G6/g）×a c =-（800/9.8）×4.3=-351N
又ΣF=P+G6+Pi6+N45+N16=0，作为多边行如图1-7所示，µN=80N/mm。

图1-7
由图1-7力多边形可得：N45,N16
分离2，3构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，在图中，由三力汇交定理得：
图1-8
代入数据，得N23=12720N
作力的多边形如图1-9所示，µN=80N/mm。

图1-9
对曲柄2进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩如图1-10所示，
图1-10。