机械原理课程设计说明书(牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析)

青岛理工大学琴岛学院

课程设计说明书

课题名称：机械原理课程设计

学院：机电工程系

专业班级：机械设计制造及其自动化

学号：

学生：

指导老师：

青岛理工大学琴岛学院教务处年月日

《机械原理课程设计》评阅书

摘要

——牛头刨床运动和动力分析

一、机构简介与设计数据

1、机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1-1a。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，以提高生常率。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），使工作台连同工件做一次进给运动，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0.05H的空刀距离，图1-1b），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少电动机容量

a b

图

目录

摘要.................................................... III 1设计任务 (5)

2 导杆机构的运动分析 (6)

导杆机构的动态静力分析 (4)

3.1运动副反作用力分析 (4)

3.2力矩分析 (6)

4方案比较 (11)

5总结 (10)

6参考文献 (10)

《机械原理课程设计》说明书

1设计任务

机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。动态静力分析，确定曲柄平衡力矩，并对不同法案进行比较，以确定最优方案。要求根据设计任务，绘制必要的图纸和编写说明书等。

2 导杆机构的运动分析

2.1 速度分析

取曲柄位置1’对其进行速度分析，因为2和3在以转动副相连，所以V A2=V A3，其大小等于ω2l02A，指向于ω2相同。

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⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）

νA4=0.088m/s

νA3=0.816m/s

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC5 = υB5 + υC5B5

大小 ? √ ?

方向∥XX ⊥O4B ⊥BC

取速度极点p，选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）

νC5=0.16m/s

νC5B5=0.044m/s

2.2 加速度分析

取曲柄位置“1”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。

取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程

a A4 = a A4τ + a A4τ = a A3n + a A4A3K + a A4A3v

大小: ? ω42l O4A ? √ 2ω4υA4A3 ?

方向： ? B→A⊥O4B A→O2⊥O4B（向左）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.02（m/s2）/mm,

作加速度多边形（见图b）.

a A4≈a A4τ=6.52m/s2

取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

a c5= a B5+ a c5B5n+ a c5B5τ

大小 ? √√ ?

方向∥XX √ C→B ⊥BC

a c5=11.72 m/s2

3导杆机构的动态静力分析

3.1 运动副反作用力分析

取“1”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力，力分析图如下：

然后可以列出等式如：

又ΣF=G6+F I6+F R45+F R16=0，作多边行（见图c），µN=10N/mm。

F p45=750N，F R16=680N

分离3,4构件进行运动静力分析，画出杆组力体图，

14

已知： F R54=-F R45=750N，G4=220N

对A点取矩得：

ΣM A=F R54l AB+M S4-F S4l s4A-G4l S4A+F O4τ·O4A=0（以上各距离都为A点到该力所在直线的垂直距离）

F O4τ=683.5N

又ΣF=F R54+F R23+F S4'+G4+F O4n+F O4τ=0,作力的多边形（见图d），µN=5N/mm。

F R23=1610N，F O4n=40

3.2 曲柄平衡力矩分析

取构件2做受力分析

r12

Fr32

做力矢量图（见图e）取μ=20N/mm

F r32=F r12=1610N

对O2点取距，得平衡力矩为：

M=8.05N/m

4 方案比较

附表2中部分符号含义如下：

m ax

6y 、

min

6y ：切削工作段刨头加速度曲线的最大、最小斜率；

1ϕ、2ϕ：分别与m ax 6y 和min 6y 相对应的曲柄转角()rad ；

min 43、γ：一级四杆机构的最小传动角()rad ； min 65、γ：二级四杆机构最小传动角()rad 。