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牛头刨床机械原理课程设计4点和12点

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课程设计说明书—牛头刨床1. 机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

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，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨刀每次削完一次，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，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。

图1-11．导杆机构的运动分析已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。

要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。

以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

1.1设计数据设计导杆机构的运动分析内容符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6 mm单位r/min64 350 90 580 0.3L o4B0.5 L o4B200 50 方案Ⅱ1.2曲柄位置的确定曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如图1-2取第Ⅱ方案的第12位置和第4位置（如下图1-3）。

图1-31.3速度分析以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:(0. 01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2）表格1-1位置未知量方程位置12 点V A4V A4= V A3+ V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？ w2L AO2 ？V CV c= V B+ V C B方向 //x ⊥BO4⊥CB大小？ w4L BO4 ？a A4a A4= a n A4O4+ a t A4O4= a A3+a k A4A3+ a r A4A3方向 A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小 w24 L AO4 ？ w22L AO2 2A3V A4A3？a ca c= a B+ a CB n+ a CB t方向∥x √C→B ⊥BC大小？√ w25L BC ？PPP位置未知量方程4 位置点V A4V A4= V A3+ V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？ w2L AO2 ？V CV c= V B+ V C B方向 //x ⊥BO4⊥CB大小？ w4L BO4 ？a A4a A4= a n A4O4+ a t A4O4= a A3+a k A4A3+ a r A4A3方向 A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小 w24 L AO4 ？ w22L AO2 2w A3V A4A3？a c= a B+ a CB n+ a CB ta c 方向∥x √C→B ⊥BC 大小？√ w25L BC ？图1-4图1-5表格（1-2）位置要求图解法结果解析法结果绝对误差相对误差位置12点v c（m/s）0.6230007022a c(m/s²)9.05895656位置4点v c（m/s）0.7834359597a c(m/s²)1.5592093649各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3项目ω2ω4V A4V B V c位置位置12点6.7020643281.348377410.32280025120.6379484350.623000702位置4点 6.702064328 1.348969140.59029003610.78240210120.7834359597单位r/s r/s m/s 表1-4项目位置3Aa nOAa44tOAa44ncBa tCBaCa位置12点4.0425899630.3550515754.5683517290.1186032741.27793490119.05895656位置4点4.0425899630.7962830421.16616001580.0098665613090.97298952081.5592093649单位2/sm2 机构的动态静力分析2.1.设计数据已知各构件的 质量G （曲柄2、滑块3和连杆5的质量都可以忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量J s 4 及切削力P 的变化规律（图1-1，b ）。

要求 按第二位置求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。

以上内容作运动分析的同一张图纸上。

表格（2-1）2.1矢量图解法： 取12号位置为研究对象：设计内容 导杆机构的动态静力分析 符号 G4 G 6P Js 4y pxS 6 yS 6 单位 N Kg.m2mm 方案220800 9000 1.280200 50yF I6N G8F45x2.1.1 5-6杆组示力体共受五个力，分别为P、G6、F i6、R16、R45,其中R45和R16方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力F16 均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。

选取比例尺μ= (10N)/mm，作力的多边形。

将方程列入表2-1。

U=10N/mm已知P=9000N，G6=800N，又a c=a c5=4.5795229205m/s2,那么我们可以计算F I6=- G6/g×a c =-800/10×4.5795229205=-366.361834N又ΣF=P+ G6 + F I6 + F45 + F RI6=0，方向//x轴↓←B→C ↑大小9000 800 √？？作为多边行如图1-7所示PG6NF I6F45图1-7图1-7力多边形可得：F45=8634.49503048NN=950.05283516 N在图1-6中，对c点取距，有ΣM C=-P·y P-G6X S6+ F R16·x-F I6·y S6=0代入数据得x=1.11907557m分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，2.1.2对3-4杆组示力体分析u=10N/mm已知：F54=-F45=8634.49503048N，G4=220N a B4=a A4· l O4S4/l O4A=2.2610419m/s2 ,a S4=a4=？？？？？？？？？rad/s2由此可得：F I4=-G4/g×a S4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218NM S4=-J S4·B S4=？？？？？？？在图1-8中，对O4点取矩得：M O4=F54×lh1+FI4×lh2+G4×lh3-FR34lo4A+M=0代入数据，得MO4=467.98292×0.53871848-69.06674986×0.24694178+200×0.3 336747- FR34×0.27761537+12.61028309=0 故FR34=916.1573602N2.1.3G4F I4F23F54F xF y对曲柄分析，共受2个力，分别为R32,R12和一个力偶M，由于滑块3为二力杆，所以R32= R34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F R12与F R32等大反力，由此可以求得:32MF12h2=99.471635mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣM O2=M-F42·h2=0 即M-916.1573602×99.471635×10-3=0，即M=91.1316705 N·M。

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机械原理课程设计——牛头刨床

机械原理课程设计——牛头刨床

机械原理课程设计——牛头刨床（1）待续2008-11-21 02:13目录一、概述§1.1、课程设计的题目---------------------------------------2§1.2.、课程设计的任务和目的-----------------------------2§1.3、课程设计的要求---------------------------------------3§1.4、课程设计的数据---------------------------------------3二、运动分析及程序§2.1、拆分杆组------------------------------------------------4§2.2、方案分析------------------------------------------------4§2.3、程序编写过程------------------------------------------5§2.4、程序说明------------------------------------------------6§2.5、C语言编程及结果------------------------------------6§2.6、位移，速度，加速度图------------------------------10三、各运动方案的分析与评价§3.1 方案一的运动分析和评价--------------------------12§3.2 方案二的运动分析和评价--------------------------13§3.3 方案三的运动分析和评价--------------------------15§3.4 方案四的运动分析和评价--------------------------16四、小结--------------------------------------- 19五、参考文献---------------------------------20一、概述§1.1．课程设计的题目此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计.§1.2．课程设计的任务和目的1）任务：1 牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；2 导杆机构进行运动分析；3 导杆机构进行动态静力分析；根据要求发挥自己的创新能力，设计4到5种牛头刨床的主传动机构，使其可以满足牛头刨床的传动需要。

机械原理课程设计——牛头刨床.

机械原理课程设计——牛头刨床.

一：课程设计题目、内容及其目的课题：牛头刨床内容1．对机构进行运动分析已知：曲柄每分钟转数错误!未找到引用源。

,各构件尺寸及质心位置。

作机构1~2个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

2．对机构进行动态静力分析已知：各构件的重量G（曲柄1、滑块2、和连杆5的重量都可以忽略不计），导杆3的转动惯量错误!未找到引用源。

及切削力错误!未找到引用源。

变化规律如下图。

确定构件一个位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。

3、用UG进行模拟运动仿真校核机构运动分析和动态静力分析的结果4、电动机功率的确定与型号的选择5、齿轮减速机构设计目的：1：学会机械运动见图设计的步骤和方法；2：巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法；3：培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合能力；4：培养学生进行机械创新的能力。

二：牛头刨床简介和机构的要求1：牛头刨床简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1。

电动机经皮带和齿轮传动，经过减速机构减速从而带动曲柄1。

刨床工作时，由导杆3 经过连杆4 带动刨刀5 作往复运动。

刨头左行时，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，刨头右行时，刨刀不切削，称空行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，通过棘轮带动螺旋机构（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），而空回行程中只有摩擦阻力。

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小电动机容量。

2：机构的要求牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，刨削速度尽可能为匀速运动，以及很好的动力特性。

机械原理课程设计——牛头刨床

机械原理课程设计——牛头刨床

对7号位置受力 分析
对于滑块中心D 点分析
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对摇杆进行分析
十二、飞轮转动惯量的计算
计算阻力距 确定等效力矩 确定最大盈亏功 估算飞轮转动惯量
Wmax 900 Wmax JF 2 2 2 213.7kg m2 (1 [ ]) π n1 [ ]
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12
九、主机构尺度综合及运动特性评定
机构位置划分图
以 7号和 14 号位置 作运动分析
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13
十、电动机功率与型号的确定
电动机的选择 传动比分配与 减速机构设计 工作台进给方案
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确定电动机功率
总传动比 采用展开式二级圆柱齿轮减速器
工作台横向进给运动 工作台垂直进给运动
十一、主机构受力分析
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3
三、三维模型示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三维模型示意图
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四、设计内容
课题：牛头刨床
1．对导杆机构进行运动分析 设 计 内 容 2．对导杆机构进行动态静力分析
3. 用UG模拟仿真运动校核机构运动分析和动态静 力分析结果
4. 确定电动机功率与型号 5. 减速装置的设计
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五、机构方案的初步确定
方案一
方案三
方案二
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五、机构方案的初步确定
功能要求
方 案 对 比
可动性
传递性能 动力性能 制造工艺及经济性
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7
六、对方案二的性能分析
（1）机械功能分析
杆1、2、3、6为曲柄摇杆，曲柄1为原动件，作 周期往复运动，使滑块同时周期往复运动，带动导 杆摆动，从而使得滑块4上下往复运动带动刨刀在 水平轨道上来回运动。 其中，刨刀向左为工作行程，速度平稳，运动行 程大；向右为工作回程，速度快，具有快速返回的 特性。
牛头刨床机械原理课程设计点和点

牛头刨床机械原理课程设计点和点

牛头刨床机构简图课程设计1.1数据内杆机构的运剖析容符号n2LO2O4 LO2A Lo4B LBC Lo4s4xS6yS6位r/min mm方603801105400.25Lo4B0.5 Lo4B24050案 I1.2 曲柄地点确实定曲柄地点的作法：取 1 和 8’ 工作行程起点和点所的曲柄地点，1’和 7’ 切削起点和点所的曲柄地点，其他2、 3⋯12 等，是由地点 1 起，ω 2 方向将曲柄作12 平分的地点（以下）。

1-2取第 I 方案的第 1地点和第 7’地点（以下列图 1-3 ）。

图 1-3n2=60 r/min;Lo2o4=38mm;LO2A=110mm;计算结果LO4B=540 mm;LBC=0.25LO4;LO4S4=0.5LO4B;1.3 速度剖析以速度比率尺:(0.001m/s)/mm和加快度比率尺:(0.01m/s2)/mm用相对运动的图解法作该两个地点的速度多边形和加快度多边形以下列图1-4 ， 1-5机械简图如图（1）由题知ω 2=2πn2/60rad/sυA3=υ A2=ω 2·l O2A=0.69115m/s0.001m / s1: 作速度剖析，取比率尺v mm，因为构件3 与 4 构成挪动副，有υA4=υA3+υ A4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4B1-4υ A4=0作速度多边形如图 1-4所示，得ω 4=0υA4=0 ,ω 4=υ A4/ l O4A =0 ,υ B4=0υ B4=0又有υA4A3=0υ C6=υB5+υ C6B5大小 ?√?方向∥XX ⊥ 4⊥BCOB得 υC6= 0 ， υ C6B5=00.01 ( m / s2 )2: 作加快度剖析，取比率尺mm，由（2）有a A4= a A4n+ a A4t= a A3n+ a A4A3k+ a A4A3r大小?0?√0?方向?B→A ⊥O4B A →O2⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）取加快度极点为 P＇.作加快度多边形图1-5图 1-5则由图 1─5 知υB5=0υC6= 0υC6B5=0a A4n=0a A4A3k=0t na A4=a A3=4.34263 m/s2a A4t= a A3n=4.34263 m/s2a B5= a B4= a A4×l O4B/l O4A= 6.44714m/s2取 1 构件的研究对象，列加快度矢量方程，得nτa C6= a B5+ a C6B5 + a C6B5大小?√0 ?方向∥xx√C→B⊥BC作加快度多边形，如图（5）所示，得a C6= 6.0108 m/s2方向向右。