牛头刨床课程设计说明书

机械原理

课程设计说明书设计题目：牛头刨床设计

学校：井冈山大学

院（系）：******

班级：******

姓名：****

学号：*******

指导教师：******

时间：2014.6.9—2014.6.20

目录

一：概述 (2)

1.1机械原理课程设计的目的 (3)

1.2机械原理课程设计的任务 (3)

1.3机械原理课程设计的方法 (3)

二：设计项目 (4)

2.1设计题目 (4)

2.2方案选择 (4)

2.3机构简介 (7)

2.4设计数据 (8)

三：设计容 (9)

3.1导杆机构的设计 (10)

3.2凸轮机构的设计 (16)

3.3棘轮机构的设计 (21)

四：设计体会 (24)

五：参考文献 (25)

1.3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0.05H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。

图1-1 图1-2

图1-3

图1-4

1.31机械原理课程设计的方法

机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法集合概念清晰、直观；解析法精度较高。根据要求此处用图解法进行设计。

2.21方案选项方案一如下：

说明：电动机带动曲柄，曲柄带动连杆传动，连杆迫使刨刀往复运动。自由度F=3*n-(2p1+p n)=3*5-2*7=1

评价：该方案整体上是不错的，制造成本低，而其急回性能好，稳定，精确性能好，但是利用杠杆传力该机构的承载能力不够好。

方案二如下

说明：该机构具有确定的运动，自由度

F=3*n-(2p1+pn)=3*5-2*7=1 电机带动曲柄，曲柄带动滑块移动，急回性能好，稳定，精确性能好，但是承载能力不够

工作性能相当好

力传性好

精确性高

图2-1

图2-3-2

图2-3-3

3.1导杆机构的设计

㈠导杆机构设计要求概述：

图3-1

已知曲柄每分钟的转数

2

n，各构件尺寸，且刨头导路x x位

于导杆端头B所作圆弧的平分线上。要求作机构的运动简图，

并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，

画在2号图纸上。

㈡计算过程：

已知数据n

2

=55r/min得ω

2

=2π×55/60(rad/s)=5.76rad/s 根据图示3-1-2可知，

求极位夹角θ:

θ=180(K-1)/(K+1)=28°

LAO

2

=100mm.

l

BO4

=638mm

求连杆长度：l BC= l BO4 *0.25=160mm

0.05H的空刀距离: 0.05*310=15.5mm

ω

2

=5.76rad/s

AO

2

=100mm

l

BO4

=638mm

l

BC

=160mm

图3-2

取一点（3）速度,加速度分析：

取曲柄位置“3”进行速度分析。如图示;因构件2和3在A处的转动副相连，故υA3=υA2，其大小等于ω2l O2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

⑴确定构件3上A点的速度：

构件2与构件3用转动副A相联，所以υA3=υA2。

又υA2=ω2l O2A =0.1×5.76=0.576m/s

⑵求

4

A

V的速度：

选取速度比例尺：μv=0.03(m/s)/mm;

υA4 = υA3 + υA4A3 方向：⊥BO4 ⊥AO2 ∥BO4 大小：？ω2l O2A ？

图3-3

用图解法求解如图3-3：υ

A2

=0.57m/s ω4=1.14rad/s

v

A4

=0.57m/s

图3-4

由速度已知曲柄上A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A点的加速度aA4,因为

a A3=aA3=W2 l o2A =3.32m/s2

a n A4=W42 l o4A=0.694m/s2

a K A4A3=2W3V A4A3=0.407 m/s2

a n CB=W52 l CB=0.09 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 A4n+ a A4τ= a A3n + a A4A3K + a A4A3r

大小:? ω42 l O4A? √2ω4υA4A3?

方向：? //BA ⊥O4B //AO2⊥O4B ∥O4B

取加速度极点为π,加速度比例尺µ

a

=0.1（m/s2）/mm,

a A4= u a p’a4’=0.88m/s2

a B=u a pb’=1.7m/s2

a c =a cB n +a cBτ+ a B n + a Bτ

大小? √?√√

方向∥XX //CB ⊥BC //AB ⊥AB

a C = l

π

c·µa=1.8m/s2

a A3 =3.32 m/s2

a n A4=0.649m/s2

a K

A4A3

=0.407

m/s2

a n

CB

=0.09m/s2

a

A4

=0.88m/s2

a

B

=1.7m/s2

a C= 1.8m/s2