机械原理课程设计牛头刨床的运动分析与设计

机械原理课程设计

计算说明书

设计题目：牛头刨床的运动分析与设计

目录

1、前言﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍

2、课程设计任务书﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍

3、牛头刨床各机构的运动分析与评价﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍

4、小结﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍

前言

此次课程设计是针对牛头刨床的运动分析与设计，设计中涉及导杆机构、凸轮机构和双摇杆机构，以及它们各自的运动分析。

此课程设计应完成如下主要内容：

1、为提高工件的表面加工质量刨刀的使用寿命，刨削时刨刀应为匀速或

近似匀速的运动；

2、为提高生产率，刨刀应快速返回，以减少非工段时间，即要求有急回

特性，其行程速比系数应满足给定的值（K≈1.4）；

3、刨刀行程H要达到所须的长度（约在300mm左右），刨刀每刨削一刀

后返回时，工作台作横向进给，每次横向进给量应相同；

4、绘制该机构各部分的运动简图以及各部分的运动分析；

5、完成该机构（牛头刨床的运动分析与设计）的设计说明书。

一、导杆机构的运动分析

（一）已知条件、要求及设计数据

1、已知：曲柄每分钟转速ｎ2。各构件尺寸,刨头移动导路ｘ－ｘ的位置位于导杆端点Ｂ所作圆弧高的平分线上。

2、要求：作机构运动简图，作机构两个位置的速度、加速度多边形，并做出刨头一个运动循环的运动线图。

3、设计数据：

设计内容 符号 数据 单位 导杆机构的运动

分析

n 2 64 r/min l 0204

350 mm l 02A 90 mm l 04B 580 mm l BC

0.3l 04B

mm

（二）设计过程 （1）作机构运动简图

选尺寸比例尺μl =0.02mm/mm ，做出12和5两个曲柄位置的机构运动简图。

（2）作速度分析

根据已知条件，速度分析应由A 点开始，并取重合点3A 及4A 进行求解。已知3A 点的速度

2n 3.1460 6.28rad /s

30

30

π⨯=

==ω

3

2

2

220.110.6908/A A O A v v l m s ω===⨯=ω

其方向垂直于44A O 指向与2ω转向一致。

为了求4ω，需先求得构件4上任意一点的速度，因构件3和构件4组

成移动副，故可由两构件上重合点间的速度关系来求解。由运动合成原理可知，重合点43A A 及有：

4343A A A A v v v =+

方向：44A O ⊥ 24O A ⊥ 44//O A 大小： ？ ∨ ？

式中仅有两个未知量。取速度比例尺μv=0.02(m/s/mm)，并取点p 作为速度图极点，作其速度图如图所示

图2

所以

440.02170.34/v A v pa m s μ=⋅=⨯=

则 4

444

0.34 1.180/0.288A O A m v s rad s l m

ω=

== 34340.02250.5/A A v v a a m s μ=⋅=⨯=

由运动合成原理可知，滑块6上C 点的运动可认为是随基点B 作平动与绕基点B 作相对转动的合成。故有：

C B CB v v v =+

方向：//x 轴 B O 4⊥ CB ⊥ 大小： ？ ∨ ？

其中440.684/B O B v l m s ω=⋅=，式中仅有两个未知量，并取速度点p 作为速度图极点，作其速度图如下图所示，于是得：

33.50.020.67/v C v pc m s μ=⋅=⨯=

0.0290.18/v BC v u bc m s =⋅=⨯=

0.18

1.034/0.174

BC BC BC V w rad s l =

== （3）作加速度分析

加速度分析的步骤与速度分析相同，也应从点A 开始且已知A 点仅有

法向加速度，即：2

223222

4.04/n A A A O A a a a l m s ω===⋅=，其方向沿AO 2，并由A 指向O 2，点A 4的加速度a A4由两构件上重合点间的加速度关系可知，有：

4444434343n k r

A A O A O A A A A A a a a a a a τ=+=++

方向：A →O 4 4AO ⊥ 2O A → 4BO ⊥ 4//BO 大小：

？

？

式中，43k A A a 为A 4点相对于A 3的科氏加速度，其大小为：

243443

22 1.1800.5 1.18/k A A A A a v m s ω==⨯⨯= 方向为将相对速度v A3A4沿牵连构件4的角速度4ω的方向转过︒90之后的方向。

而44

n A O a 的大小为： 222

4444 1.180.2880.401/n A O O A a l m s ω=⋅=⨯=

式中仅有两个未知量，故可用作图法求解，选取加速度比例尺 μa=0.1(m/s 2/mm)并取'p 为加速度图极点，作其加速度图如图所示。

12点加速度多边形

于是得：

244

4''4'0.147 4.7/a A O a m s τμ=⋅=⨯= 244444 4.716.32/0.288

A O A O a rad s l τ

β===

滑块6上C 点的运动可认为是随基点B 作平动的与绕B 作相对转动的合成，故有：

n n C B B CB CB

a a a a a ττ

=+++

方向：//x 轴 4B O → 4O B ⊥ C B → CB ⊥