牛头刨床课程设计

目录

工作原理

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图a）所示。电动机经过皮带和齿轮传动，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。刨头左行时，刨刀不切削，称为空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回运动的导杆机构。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），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作过程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段的空刀距离，见图b），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转动，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d

一.设计任务

1、运动方案设计。

2、确定执行机构的运动尺寸。

3、进行导杆机构的运动分析。

4、对导杆机构进行动态静力分析。

5、汇总数据画出刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。

二.设计数据

本组选择第六组数据

表1

表2

三.设计要求

1、运动方案设计

根据牛头刨床的工作原理，拟定1～2个其他形式的执行机构（连杆机构），给出机构简图并简单介绍其传动特点。

2、确定执行机构的运动尺寸

根据表一对应组的数据，用图解法设计连杆机构的尺寸，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。

注意：为使整个过程最大压力角最小，刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上(见图d)。

3、进行导杆机构的运动分析

根据表一对应组的数据，每人做曲柄对应的1到2个位置（如图2中1，2，3，……，12各对应位置）的速度和加速度分析，要求用图解法画出速度多边形，列出矢量方程，求出刨头6的速度、加速度，将过程详细地写在说明书中。

4、对导杆机构进行动态静力分析

根据表二对应组的数据，每人确定机构对应位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分与尺寸设计及运动分析画在同一张纸上（2号或3号图纸）。

提示：如果所给数据不方便作图可稍微改动数据，但各组数据应该一致，并列出改动值。

5、数据总汇并绘图

最后根据汇总数据画出一份刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。

6、完成说明书

每人编写设计说明书一份。写明组号，对应曲柄的角度位置。

四.设计方案选定

如图2所示，牛头刨床的主传动机构采用

导杆机构、连杆滑块机构组成的5杆机构。

采用导杆机构，滑块与导杆之间的传动角r

始终为90o，且适当确定构件尺寸，可以保证

机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行

程速度较高，满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置，可以使图2

压力角 尽量小。

五.机构的运动分析

选择第三组数据求得机构尺寸如下

θ=180°(k-1/k+1)=30°

l O2A= l O4O2sin(θ/2)=

l O4B=sinθ/2) =

l BC==

l O4S4 ==

曲柄位置“3”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）曲柄在3位置时的机构简图如左图所示由图量得此位置的位移S=，Lo4A=。设力、加速度、速度的方向向右为正。

1.速度分析

取曲柄位置“3”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故υA3=υA2，其大小等于ω2 l O2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=（rad/s）

υA3=υA2=ω2·l O2A=s

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

取速度极点P，速度比例尺μv=(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2

图1—2

则由图1-2知：υA3= l pA3·μv= m/s υA4A3= l a3a4·μv =s

ω4=υA4A3/l O4A=(rad/s)υB=ω=(m/s)

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

V c = V B+ V c B

大小? √?

方向∥XX⊥O4B ⊥BC

作速度多边行如图1-2，则由图1-2知

υC= l pc·μv=s ω5=υCB/ l BC=s

2.加速度分析

取曲柄位置“3”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，其大小等于ω22 l O2A方向由A指向O2。

a A4A3K =2ω4υA4A3= (m/s2)a A3=ω22·l O2A=s2

a A3=ω42·l O4A=(m/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 NA4+a TA4=a A3+a KA4A3+a RA4A3

大小√？√√ ?

方向 A→O4 ⊥O4 AA→O2 ⊥O4A ∥O4A

取加速度极点为P’,加速度比例尺μa=(（m/s2）/mm),

作加速度多边形如图1-3所示.则由图1-3知

aA4= uap’a4’=(m/s2)

aB=uapb’=(m/s2)

a S4==(m/s2)

a4=atA4/lo4A=(m/s2)

a C=a B + a CB + atCB

大小：？√√?

方向：度分析

取曲柄位置“9”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故υ

A3=υ

A2

，

其大小等于ω

2 l

O2A

，方向垂直于O

2 A

线，指向与ω

2

一致。

ω

2

=2πn

2

/60 rad/s=（rad/s）

υ

A3

=υ

A2

=ω

2·

l

O2A

=s

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

υ

A4 = υ

A3

+ υ

A4A3

大小 ? √ ?