牛头刨床ppt课件
合集下载
牛头刨床剖析
牛头刨床
牛头刨床的组成
原动部分：电动机； 传动部分：带轮机构，齿轮机构，曲轴连杆机构，
棘轮机构，螺旋机构； 执行部分：滑枕 ，工作台； 控制部分：离合手柄，变速控制手柄。
牛头刨床外形图及基本参数
牛头刨床主要由床身、滑枕、 刀架、工作台、横梁等组成， 如图所示。因其滑枕和刀架形 似牛头而得名。
牛头刨床外形图 1－工作台2－刀架3－滑枕4－床身5－变速手柄 6－滑枕行程调节柄7－横向进给手柄8－横梁
牛头刨床运动动图
牛头刨床运动简图
依靠四杆机构的连续往复运动来驱动棘爪， 从而实现棘轮的单向间歇运动。实现工作台 横向进给运动
计算自由度
F 2PL PH
计算
谢谢！
▪ 2016年1月11日
牛头刨床的组成
原动部分：电动机； 传动部分：带轮机构，齿轮机构，曲轴连杆机构，
棘轮机构，螺旋机构； 执行部分：滑枕 ，工作台； 控制部分：离合手柄，变速控制手柄。
牛头刨床外形图及基本参数
牛头刨床主要由床身、滑枕、 刀架、工作台、横梁等组成， 如图所示。因其滑枕和刀架形 似牛头而得名。
牛头刨床外形图 1－工作台2－刀架3－滑枕4－床身5－变速手柄 6－滑枕行程调节柄7－横向进给手柄8－横梁
牛头刨床运动动图
牛头刨床运动简图
依靠四杆机构的连续往复运动来驱动棘爪， 从而实现棘轮的单向间歇运动。实现工作台 横向进给运动
计算自由度
F 2PL PH
计算
谢谢！
▪ 2016年1月11日
牛头刨床电子稿
牛头刨床一、简介中小型牛头刨床的主运动(见机床)大多采用曲柄摇杆机构(见曲柄滑块机构)传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。
大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。
滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。
由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。
机床的主参数是最大刨削长度。
牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。
普通牛头刨床(见图)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。
仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。
移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身(卧式)或立柱(立式)上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。
牛头刨床一种刨床，利用住复运动的刀具切割已固定在机床工作平台上的工件〔一般用来加工较小工件)。
机床的刀架状似牛头，故名。
二、原理1、牛头刨床柱传动机构的结构设计2、牛头刨床柱传动机构的结构分析3、工作原理：牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。
下图为其参考示意图。
电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。
刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。
在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。
在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。
三、运动视频03000201004BAB5CFE763B01777A04C45048C2-01E9-D80F-3139-93051E0F6745_魅族_960x640.MP4四、特点牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。
牛头刨床教案-教学讲座58页PPT
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
牛头刨床教案-教学讲座 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
58
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
牛头刨床教案-教学讲座 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
58
牛头刨床PPT课件
位置角度分别为30°、150°、270 °，分析过程：
.
23
电动机功率: 额定功率>=工作要求的功率
Pd Pw / η Pd执行机构实际需要的电动机输出功率，kW Pw执行机构需要的输入功率，kW 电动机至执行机构之间传动装置的总效率
.
24
.
25
.
26
10. 凸轮的设计 （略）
.
27
工作台要能间歇移动，螺旋必须作间歇转动，在螺旋机 构之前串联一个间歇转动机构，且与刨刀切削运动执行机构 相联，可以方便实现切削运动和横向进给运动的协调配合。
.
11
3. 机构的选型 4.3.1 辅助执行机构的选型
能够实现将连续回转运动转化成间歇转动的机构有：槽轮 机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
.
12
4. 原动机的选用
.
13
4. 原动机的选用 牛头刨床属于一般的机械加工设备，要求有较高的驱
动效率和较高的运动精度，动力源选用交流异步电动机能 满足工作性能需要，考虑到执行机构的速度较低和电动机 的经济型，可选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电 动机。
.
14
初选电动机满载转速。
.
21
8. 主执行机构的运动分析 8.2 图解法运动分析
用相对运动图解法对其中的 一个位置加以验证，位置角度分 别为30°、150°、270 °。
设计计算说明书中，必须 包括图解法分析的过程。主执行 机构的机构运动简图、速度多边 形和加速度多边形还应画在1号 图纸上，并分别注明比例尺。
.
22
9. 主执行机构的动态静力分析 用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析，
.
23
电动机功率: 额定功率>=工作要求的功率
Pd Pw / η Pd执行机构实际需要的电动机输出功率，kW Pw执行机构需要的输入功率，kW 电动机至执行机构之间传动装置的总效率
.
24
.
25
.
26
10. 凸轮的设计 （略）
.
27
工作台要能间歇移动，螺旋必须作间歇转动，在螺旋机 构之前串联一个间歇转动机构，且与刨刀切削运动执行机构 相联，可以方便实现切削运动和横向进给运动的协调配合。
.
11
3. 机构的选型 4.3.1 辅助执行机构的选型
能够实现将连续回转运动转化成间歇转动的机构有：槽轮 机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
.
12
4. 原动机的选用
.
13
4. 原动机的选用 牛头刨床属于一般的机械加工设备，要求有较高的驱
动效率和较高的运动精度，动力源选用交流异步电动机能 满足工作性能需要，考虑到执行机构的速度较低和电动机 的经济型，可选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电 动机。
.
14
初选电动机满载转速。
.
21
8. 主执行机构的运动分析 8.2 图解法运动分析
用相对运动图解法对其中的 一个位置加以验证，位置角度分 别为30°、150°、270 °。
设计计算说明书中，必须 包括图解法分析的过程。主执行 机构的机构运动简图、速度多边 形和加速度多边形还应画在1号 图纸上，并分别注明比例尺。
.
22
9. 主执行机构的动态静力分析 用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析，
任务1-牛头刨床传动机构运动简图测绘 PPT
2)、局部自由度
不影响机构输出运动的自由度，称为局部自由度。
处理：排除。
例
F ＝ 3n － 2PL － PH 3 3 1
× ＝＝32 －2 －
F＝3n－2PL－PH ＝3 －2 2 －2 1
＝1
√
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
3)、虚约束
不产生实际约束效果的重复约束。
处理：排除。
2
2
1
3
1
5
3
4
F＝3n－2PL－PH ＝3 －3 2 4－ 0 ＝1
4
F＝3n－2PL－PH ＝3 －4 2 －6 0 ＝0
×
F＝3n－2PL－PH
√ ＝3 3－2 －4 0
＝1
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
虚约束常发生在下列情况
1、两构件在同一轴线上形成多个转动副。（两轴承支承一根轴） 2、两构件在同一导路或平行导路上形成多个移动副。 3、同一构件和两个转动副去连接两构件上距离始终不变的两 动点。
4. 请陈述机构(运动链)具有确定相对运动的条件
5. 自由度计算中应注哪几种特殊情况？
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【教师讲授、分析引导】 自由度计算时对复合铰链、局部自由度、虚约束等几种特殊情 况的处理
1）复合铰链 k个构件(k3)在同一处构成共轴线的转动副。
（已知滑枕导轨与摆杆转动中心距离为800mm，大斜齿轮转 动中心与摆杆转动中心距离为400mm））
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【导杆机构参考图】
不影响机构输出运动的自由度，称为局部自由度。
处理：排除。
例
F ＝ 3n － 2PL － PH 3 3 1
× ＝＝32 －2 －
F＝3n－2PL－PH ＝3 －2 2 －2 1
＝1
√
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
3)、虚约束
不产生实际约束效果的重复约束。
处理：排除。
2
2
1
3
1
5
3
4
F＝3n－2PL－PH ＝3 －3 2 4－ 0 ＝1
4
F＝3n－2PL－PH ＝3 －4 2 －6 0 ＝0
×
F＝3n－2PL－PH
√ ＝3 3－2 －4 0
＝1
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
虚约束常发生在下列情况
1、两构件在同一轴线上形成多个转动副。（两轴承支承一根轴） 2、两构件在同一导路或平行导路上形成多个移动副。 3、同一构件和两个转动副去连接两构件上距离始终不变的两 动点。
4. 请陈述机构(运动链)具有确定相对运动的条件
5. 自由度计算中应注哪几种特殊情况？
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【教师讲授、分析引导】 自由度计算时对复合铰链、局部自由度、虚约束等几种特殊情 况的处理
1）复合铰链 k个构件(k3)在同一处构成共轴线的转动副。
（已知滑枕导轨与摆杆转动中心距离为800mm，大斜齿轮转 动中心与摆杆转动中心距离为400mm））
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【导杆机构参考图】
机械原理课程设计牛头刨床PPT课件
第4页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第5页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第6页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第7页/共35页
机械原理课程设计指导
一、课程设计的目的与任务
第14页/共35页
3号坐标图纸
机械原理课程设计指导
第15页/共35页
机械原理课程设计指导
5、凸轮设计 确定凸轮机构的基本尺寸，选 取滚子半径，画出凸轮实际廓线。
根据摆杆加速度线图，作出摆杆位移线图，先 作出盘形凸轮的理论廓线，然后选择滚子半径，作 出实际轮廓廓线。（2号或3号图纸，参见图例）
6、齿轮设计 计算齿轮z2齿数，齿轮副变位 系数及齿轮各部分尺寸。
计划时间 （天） 0.5
2
2
第18页/共35页
机械原理课程设计指导
飞轮设 1.用惯性力法确定安装在轴O2上的飞
计
轮转动惯量JF。
1
凸轮机 1.确定凸轮机构的基本尺寸；
构设计 2.选取滚子半径；
1.5
3.画出凸轮实际廓线。
齿轮机 1.计算齿轮2的齿数；
构设计 2.选择齿轮副的变位系数；
1
3.计算齿轮传动的各部分尺寸。
注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来的， 不是从图上量出来的。先计算数据，后按一定的比 例作图。每项数据保留小数点后二位数！
第22页/共35页
机械原理课程设计指导
牛
头
刨
牛床头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来 完成原工件的平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置（皮
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第5页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第6页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第7页/共35页
机械原理课程设计指导
一、课程设计的目的与任务
第14页/共35页
3号坐标图纸
机械原理课程设计指导
第15页/共35页
机械原理课程设计指导
5、凸轮设计 确定凸轮机构的基本尺寸，选 取滚子半径，画出凸轮实际廓线。
根据摆杆加速度线图，作出摆杆位移线图，先 作出盘形凸轮的理论廓线，然后选择滚子半径，作 出实际轮廓廓线。（2号或3号图纸，参见图例）
6、齿轮设计 计算齿轮z2齿数，齿轮副变位 系数及齿轮各部分尺寸。
计划时间 （天） 0.5
2
2
第18页/共35页
机械原理课程设计指导
飞轮设 1.用惯性力法确定安装在轴O2上的飞
计
轮转动惯量JF。
1
凸轮机 1.确定凸轮机构的基本尺寸；
构设计 2.选取滚子半径；
1.5
3.画出凸轮实际廓线。
齿轮机 1.计算齿轮2的齿数；
构设计 2.选择齿轮副的变位系数；
1
3.计算齿轮传动的各部分尺寸。
注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来的， 不是从图上量出来的。先计算数据，后按一定的比 例作图。每项数据保留小数点后二位数！
第22页/共35页
机械原理课程设计指导
牛
头
刨
牛床头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来 完成原工件的平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置（皮
任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘ppt课件
有一个机架 自由度大于零（F>0） 原动件数 =自由度数
拓展学习 【小组活动】
讨论：机构具有确定的相对运动的条件
【教师指导】
由前述可知，只有主动件才能独立运动，从动件是不能独立运动 的。通常每个主动件只有一个独立运动，因此机构具有确定的相 对运动的条件是：机构自由度F>0，且F等于主动件的数目。
主动件的数目不等于机构自由度数，会产生什么结果呢？ (参见右图。)
图a)为主动件数小于机构自由度的例子。由于主动件只有一 个，而机构自由度F=3×4-2×5=2，所以，当只给定主动件的位 置角时，从动件2、3、4的位置不能确定(有多解)。因此，当主动 件匀速转动时，从动件2、3、4将随机乱动。
图b)为主动件数大于机构自由度的情形。显然，除非将构件 2拉断，否则不可能同时满足主动件1、3的给定运动。
4、原动件与输出构件之间采用多组完全相同的运动链。
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
例
复
2
5
3局
1
4
7
8
虚
6
8
F＝3n－2PL－PH ＝3 7－2 9 －1 ＝2
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【小组讨论】 1、计算牛头刨床带传动机构的自由度
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
三、平面机构的自由度
自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需 独立坐标数）。
一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。
y
y
x
x
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
拓展学习 【小组活动】
讨论：机构具有确定的相对运动的条件
【教师指导】
由前述可知，只有主动件才能独立运动，从动件是不能独立运动 的。通常每个主动件只有一个独立运动，因此机构具有确定的相 对运动的条件是：机构自由度F>0，且F等于主动件的数目。
主动件的数目不等于机构自由度数，会产生什么结果呢？ (参见右图。)
图a)为主动件数小于机构自由度的例子。由于主动件只有一 个，而机构自由度F=3×4-2×5=2，所以，当只给定主动件的位 置角时，从动件2、3、4的位置不能确定(有多解)。因此，当主动 件匀速转动时，从动件2、3、4将随机乱动。
图b)为主动件数大于机构自由度的情形。显然，除非将构件 2拉断，否则不可能同时满足主动件1、3的给定运动。
4、原动件与输出构件之间采用多组完全相同的运动链。
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
例
复
2
5
3局
1
4
7
8
虚
6
8
F＝3n－2PL－PH ＝3 7－2 9 －1 ＝2
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【小组讨论】 1、计算牛头刨床带传动机构的自由度
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
三、平面机构的自由度
自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需 独立坐标数）。
一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。
y
y
x
x
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
牛头刨床工作原理42页PPT
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
牛头刨床工作原理
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
•
Hale Waihona Puke 26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
Thank you
牛头刨床ppt课件
7
►设计摆动导杆机构 ►1.计算极位夹角 ►2.计算导杆摆角 ►3.确定铰链中心的位置 ►4.确定曲柄长度
8
3
牛头刨床实物图
4
牛头刨床运动简图
5
曲柄滑块机构————————摆动导杆机构 应用：
6
按给定的行程速比系数K设计四杆机构已知：CD杆长，摆角φ及K，
设计此机构。步骤如下： ①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);
E θφ
90°-θ
②任取一点D，作等腰三角形
腰长为CD，夹角为φ;
设计牛头刨床主体机构
1
任务：
设计一机构，实现牛头刨床刨削动作。 已知：机架长度50mm, 急回特性系数k=1.5。
2
牛头刨床外形图
牛头刨床主要由床身、滑枕、 刀架、工作台、横梁等组成， 如图所示。因其滑枕和刀架形 似牛头而得名。
牛头刨床外形图
1－工作台2－刀架3－滑枕4－床身5－变速手柄
6－滑枕行程调节柄7－横向进给手柄8－横梁
A
θD
③作C2P⊥C1C2，作C1P使
∠C2C1P=90°－θ,交于P;
P
④作△P C1C2的外接圆，则A点必在此圆上。
⑤选定A，设曲柄为a ，连杆为b ，则:
A C1= a+b ,A C2=b- a => a =( A C1－A C2)/ 2
⑥以A为圆心，A C2为半径作弧交于E,得：
a =EC1/ 2 b = A C1－EC1/ 2
任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘ppt
2. 平面运动副如何分类？各有何特点？
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【教师讲授】 运动副的画法
补充：机架的画法
1、构件一般用直线或方块表示，亦可用简单的图形表示。 2、转动副用小圆圈表示，小圆圈画在转动副中心位置。 转动副
移动副
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
4. 请陈述机构(运动链)具有确定相对运动的条件
5. 自由度计算中应注哪几种特殊情况？
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【教师讲授、分析引导】
自由度计算时对复合铰链、局部自由度、虚约束等几种特殊情 况的处理
1）复合铰链 k个构件(k3)在同一处构成共轴线的转动副。
（1） 转动副 （2） 移动副 （3）齿轮副
Y
Y
x
0
0
xn
4. 凸轮副
n n
n
约束数 S = 2 约束数 S = 2
约束数 S = 1
平面低副约束数 S = 2 平面高副约束数 S = 1
一、运动副
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
1、运动副 —— 两个构件直接接触且具有确定相对运 动的联接。
运动副元素——两构件相互接触的点、线、面。
2、平面运动副分类: 低副、高副
｛转动副
面接触、相对转动或相对移动 低副 移动副
点或线接触、沿接触点切线方向相对 移动、绕接触点的转动 高副
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
二、平面机构运动简图的绘制
机构运动简图 表示机构运动特征的一种工程用图
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【教师讲授】 运动副的画法
补充：机架的画法
1、构件一般用直线或方块表示，亦可用简单的图形表示。 2、转动副用小圆圈表示，小圆圈画在转动副中心位置。 转动副
移动副
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
4. 请陈述机构(运动链)具有确定相对运动的条件
5. 自由度计算中应注哪几种特殊情况？
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【教师讲授、分析引导】
自由度计算时对复合铰链、局部自由度、虚约束等几种特殊情 况的处理
1）复合铰链 k个构件(k3)在同一处构成共轴线的转动副。
（1） 转动副 （2） 移动副 （3）齿轮副
Y
Y
x
0
0
xn
4. 凸轮副
n n
n
约束数 S = 2 约束数 S = 2
约束数 S = 1
平面低副约束数 S = 2 平面高副约束数 S = 1
一、运动副
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
1、运动副 —— 两个构件直接接触且具有确定相对运 动的联接。
运动副元素——两构件相互接触的点、线、面。
2、平面运动副分类: 低副、高副
｛转动副
面接触、相对转动或相对移动 低副 移动副
点或线接触、沿接触点切线方向相对 移动、绕接触点的转动 高副
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
二、平面机构运动简图的绘制
机构运动简图 表示机构运动特征的一种工程用图
任务1-1-牛头刨床传动机构运动简图测绘PPT课件
【小组活动】
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
1、绘制牛头刨床带传动机构运动简图
（已知小带轮直径：100； 大带轮直径：320；两带轮中心距： 385；V带型号：A1400）
2、绘制牛头刨床导杆传动机构运动简图
（已知滑枕导轨与摆杆转动中心距离为800mm，大斜齿轮转 动中心与摆杆转动中心距离为400mm））
有一个机架 自由度大于零（F>0） 原动件数 =自由度数
拓展学习 【小组活动】
讨论：机构具有确定的相对运动的条件
【教师指导】
由前述可知，只有主动件才能独立运动，从动件是不能独立运动 的。通常每个主动件只有一个独立运动，因此机构具有确定的相 对运动的条件是：机构自由度F>0，且F等于主动件的数目。
主动件的数目不等于机构自由度数，会产生什么结果呢？(参 见右图。)
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
机构运动简图的绘制方法和步骤：
1.找出机架、原动件、从动件、执行件； 2.循着运动传递路线，确定运动副的类型、数量和位置； 3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图； 4.标明机架、原动件和作图比例尺；
μ=构件实际长度（m）/构件图示长度（mm） 5.用简单线条和符号画出机构运动简图。
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【导杆机构参考图】
该机构的构件总数 N=7, 活动构件数n=6, 5个转动副、3个移动 副， 1个高副。
由此可得机构的自由 度数为： F=3n-2PL-PH
=3×6-2×8-1 =1
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
牛头刨床设计
1
1. 工作原理 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间
歇运动来完成工件的平面切削加工。
2
1. 工作原理 刨床工作时，刨头5由曲柄1带动左行，刨刀进行切削，
称为工作行程。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。在切削行程H中，前后各有一段 0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数。
l CD
l6 lAC
l6' lCD [lCD lCD cos( / 2)] / 2
20
8. 主执行机构的运动分析 8.1 解析法运动分析
矩阵法进行运动分析，用matlab编写求解程序。
x=[ 0.302 65*pi/180 169*pi/180 0.1 0.125 0.6 0.15 0.275
设计计算说明书中，必须 包括图解法分析的过程。主执行 机构的机构运动简图、速度多边 形和加速度多边形还应画在1号 图纸上，并分别注明比例尺。
22
9. 主执行机构的动态静力分析 用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析，
位置角度分别为30°、150°、270 °，分析过程：
23
电动机功率: 额定功率>=工作要求的功率
i i1 i2 i3
传动机 构种类
圆周速 度 ms
减速比
最大功 率 kW
传动比的合理分配
平带
V带 摩擦轮 齿轮
525 530 1525 15120
5
815 710 48
2000 7501200 150250ห้องสมุดไป่ตู้50000
蜗杆 1535 80
550
链 1540 610 3750
原则： 1) 每一级传动比在常用的范围内选取。 2) 减速传动时，一般按照“前小后大”分配传动比。
工作台的横向进给量小，且要求等进给量进给，在非进 给时还应具备自动固定的功能。螺旋机构能满足这些功能， 而且结构简单，容易制造。选用螺旋机构作为横向进给运动 的执行机构，其动力来自驱动刨刀运动的电动机。
工作台要能间歇移动，螺旋必须作间歇转动，在螺旋机 构之前串联一个间歇转动机构，且与刨刀切削运动执行机构 相联，可以方便实现切削运动和横向进给运动的协调配合。
17
6. 绘制系统工作循环图
18
7. 机构尺度参数确定
已知机架lAC，刨刀行程H，行 程速比系数K，连杆与导杆之
比lDE/lCD 。
尺度综合过程如下：
⑴由K求得极位夹角；
⑵由导杆机构特性，导杆摆角等于 ；
⑶由行程H和可求出导杆长；
⑷由lAC和 可求出曲柄长lAB；
⑸由lDE / lCD，可求出连杆长lDE ； ⑹为使杆组的压力角较小，滑块5的导路与
DD连线的距离应等于导路线与DD弧水平切
线的距离，以此确定l6。
19
7. 机构尺度参数确定
已知机架lAC，刨刀行程H，行 程速比系数K，连杆与导杆之
比lDE/lCD 。
解： K 1 180
K 1
l1 lAB lAc sin( / 2)
l3
lCD
H /2
sin( / 2)
l4
lDE
lDE lCD
25 0
5
S
5
E
5
0
15 0
D4
B
1
2
A
6
S3(导杆中点）
3 C
设计对象
4
2. 设计任务 1）完成各执行机构的选型与主执行机构设计计算，选择原 动机，拟定机械传动方案，确定各级传动比，画出主执行机 构的机构运动简图。 2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工 作循环图； 3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解 法对其中的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出 刨刀位移线图，速度线图和加速度线图； 4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析； 5）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲 线及凸轮轮廓曲线。
14
初选电动机满载转速。
15
5. 拟定传动系统方案 由于执行构件刨刀的运动速度较低，必须在执行机构与
电动机之间设计传动系统。因刨床主轴(曲柄)转速为n1，选 用的电动机的满载转速为nm，整个传动链的减速比为
i nm n1
传动系统设计：
电动机―带传动 — 两级齿轮传动—曲柄 (凸轮)
16
5. 拟定传动系统方案
25 0
5
S
5
E
5
0
15 0
D4
B
1
2
A
6
S3(导杆中点）
3 C
设计对象
F Fmax
S
0.05H
0.05H
H
刨刀阻力曲线
3
1. 工作原理 刨刀右行时，为空回行程，此行程无工作阻力，此时
要求速度较高，以提高生产率。在刨刀空回行程时，凸轮 通过四杆机构带动棘轮机构，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。
0.575 0];
%赋初值
dr=pi/180;
%度转化为弧度
dth=10*dr;w1=1; %每10度计算一个点
设计计算说明书中，必须包括解析法计算结果，以 及根据计算机计算结果得到的刨刀位移线图，速度线图 和加速度线图。
21
8. 主执行机构的运动分析 8.2 图解法运动分析
用相对运动图解法对其中的 一个位置加以验证，位置角度分 别为30°、150°、270 °。
5
3. 机构的选型 根据机器的工艺功能要求，其工艺动作分解如下： 1) 刨刀的切削运动：往复移动，具有急回特性。 2) 工作台的横向进给运功：间歇运动，每次移动量相同，
在刨刀空回行程后期完成移动，要求移动量小且调整容易。 机构的选型包括主执行机构的选型和辅助执行机构的选
型。
6
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
11
3. 机构的选型 3.1 辅助执行机构的选型
能够实现将连续回转运动转化成间歇转动的机构有：槽轮 机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
12
4. 原动机的选用
13
4. 原动机的选用 牛头刨床属于一般的机械加工设备，要求有较高的驱
动效率和较高的运动精度，动力源选用交流异步电动机能 满足工作性能需要，考虑到执行机构的速度较低和电动机 的经济型，可选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电 动机。
牛头刨床的主执行机构的原动件是曲柄，从动件为刨头 (滑块)，主执行机构是将转动转换为往复移动形式的机构，行 程中有急回特性，机构应有较好的动力特性。
7
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
8
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
9
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
10
3. 机构的选型 3.1 辅助执行机构的选型
1
1. 工作原理 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间
歇运动来完成工件的平面切削加工。
2
1. 工作原理 刨床工作时，刨头5由曲柄1带动左行，刨刀进行切削，
称为工作行程。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。在切削行程H中，前后各有一段 0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数。
l CD
l6 lAC
l6' lCD [lCD lCD cos( / 2)] / 2
20
8. 主执行机构的运动分析 8.1 解析法运动分析
矩阵法进行运动分析，用matlab编写求解程序。
x=[ 0.302 65*pi/180 169*pi/180 0.1 0.125 0.6 0.15 0.275
设计计算说明书中，必须 包括图解法分析的过程。主执行 机构的机构运动简图、速度多边 形和加速度多边形还应画在1号 图纸上，并分别注明比例尺。
22
9. 主执行机构的动态静力分析 用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析，
位置角度分别为30°、150°、270 °，分析过程：
23
电动机功率: 额定功率>=工作要求的功率
i i1 i2 i3
传动机 构种类
圆周速 度 ms
减速比
最大功 率 kW
传动比的合理分配
平带
V带 摩擦轮 齿轮
525 530 1525 15120
5
815 710 48
2000 7501200 150250ห้องสมุดไป่ตู้50000
蜗杆 1535 80
550
链 1540 610 3750
原则： 1) 每一级传动比在常用的范围内选取。 2) 减速传动时，一般按照“前小后大”分配传动比。
工作台的横向进给量小，且要求等进给量进给，在非进 给时还应具备自动固定的功能。螺旋机构能满足这些功能， 而且结构简单，容易制造。选用螺旋机构作为横向进给运动 的执行机构，其动力来自驱动刨刀运动的电动机。
工作台要能间歇移动，螺旋必须作间歇转动，在螺旋机 构之前串联一个间歇转动机构，且与刨刀切削运动执行机构 相联，可以方便实现切削运动和横向进给运动的协调配合。
17
6. 绘制系统工作循环图
18
7. 机构尺度参数确定
已知机架lAC，刨刀行程H，行 程速比系数K，连杆与导杆之
比lDE/lCD 。
尺度综合过程如下：
⑴由K求得极位夹角；
⑵由导杆机构特性，导杆摆角等于 ；
⑶由行程H和可求出导杆长；
⑷由lAC和 可求出曲柄长lAB；
⑸由lDE / lCD，可求出连杆长lDE ； ⑹为使杆组的压力角较小，滑块5的导路与
DD连线的距离应等于导路线与DD弧水平切
线的距离，以此确定l6。
19
7. 机构尺度参数确定
已知机架lAC，刨刀行程H，行 程速比系数K，连杆与导杆之
比lDE/lCD 。
解： K 1 180
K 1
l1 lAB lAc sin( / 2)
l3
lCD
H /2
sin( / 2)
l4
lDE
lDE lCD
25 0
5
S
5
E
5
0
15 0
D4
B
1
2
A
6
S3(导杆中点）
3 C
设计对象
4
2. 设计任务 1）完成各执行机构的选型与主执行机构设计计算，选择原 动机，拟定机械传动方案，确定各级传动比，画出主执行机 构的机构运动简图。 2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工 作循环图； 3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解 法对其中的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出 刨刀位移线图，速度线图和加速度线图； 4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析； 5）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲 线及凸轮轮廓曲线。
14
初选电动机满载转速。
15
5. 拟定传动系统方案 由于执行构件刨刀的运动速度较低，必须在执行机构与
电动机之间设计传动系统。因刨床主轴(曲柄)转速为n1，选 用的电动机的满载转速为nm，整个传动链的减速比为
i nm n1
传动系统设计：
电动机―带传动 — 两级齿轮传动—曲柄 (凸轮)
16
5. 拟定传动系统方案
25 0
5
S
5
E
5
0
15 0
D4
B
1
2
A
6
S3(导杆中点）
3 C
设计对象
F Fmax
S
0.05H
0.05H
H
刨刀阻力曲线
3
1. 工作原理 刨刀右行时，为空回行程，此行程无工作阻力，此时
要求速度较高，以提高生产率。在刨刀空回行程时，凸轮 通过四杆机构带动棘轮机构，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。
0.575 0];
%赋初值
dr=pi/180;
%度转化为弧度
dth=10*dr;w1=1; %每10度计算一个点
设计计算说明书中，必须包括解析法计算结果，以 及根据计算机计算结果得到的刨刀位移线图，速度线图 和加速度线图。
21
8. 主执行机构的运动分析 8.2 图解法运动分析
用相对运动图解法对其中的 一个位置加以验证，位置角度分 别为30°、150°、270 °。
5
3. 机构的选型 根据机器的工艺功能要求，其工艺动作分解如下： 1) 刨刀的切削运动：往复移动，具有急回特性。 2) 工作台的横向进给运功：间歇运动，每次移动量相同，
在刨刀空回行程后期完成移动，要求移动量小且调整容易。 机构的选型包括主执行机构的选型和辅助执行机构的选
型。
6
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
11
3. 机构的选型 3.1 辅助执行机构的选型
能够实现将连续回转运动转化成间歇转动的机构有：槽轮 机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
12
4. 原动机的选用
13
4. 原动机的选用 牛头刨床属于一般的机械加工设备，要求有较高的驱
动效率和较高的运动精度，动力源选用交流异步电动机能 满足工作性能需要，考虑到执行机构的速度较低和电动机 的经济型，可选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电 动机。
牛头刨床的主执行机构的原动件是曲柄，从动件为刨头 (滑块)，主执行机构是将转动转换为往复移动形式的机构，行 程中有急回特性，机构应有较好的动力特性。
7
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
8
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
9
3. 机构的选型 3.1 主执行机构的选型
10
3. 机构的选型 3.1 辅助执行机构的选型