牛头刨床主传动机构运动简图-牛头刨床结构简图

机械工程学院机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床刨刀往复运动机构的分析与设计专业：机械设计制造及其自动化班级：13级姓名：学号指导教师：侍红岩2016年 1 月 4 日目录1 设计任务 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 工作原理及工艺动作过程 (1)1.3 原始数据及设计要求 (1)1.4 设计任务 (2)2 系统传动方案设计 (3)2.1 曲柄滑块机构与摆动导杆机构 (3)2.2 齿轮和摆动导杆机构 (4)2.3 执行机构方案的比较 (5)2.4 执行机构方案的确定 (5)3 机构运动简图及数据分析 (7)3.1 机械结构简图 (7)3.2 牛头刨床数据分析 (8)4 机构运动分解 (10)5 主机构受力分析 (11)5.1 各运动副反力 (11)5.2 曲柄机构平衡力矩 (14)参考文献 (16)1 设计任务1.1 设计题目牛头刨床刨刀往复运动机构的分析与设计。

1.2 工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，整个机构的运转是由原动件1带动杆2的，通过连杆3推动滑块4运动；从而实现刨刀的往复运动。

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；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。

1.3 原始数据及设计要求图1-1已知行程比系数K=1.4原动件曲柄1转速n1=60r/min，刨刀5行程H=400mm，其它参数为，L4=220mm，L5=180mm，L6=350mm，L |3=L3/2，H1=100mm，H2尺寸应满足传动角尽可能大；故刨刀5移动导路位于D点圆弧轨迹弦高一半处；构件重量分别为G2=200N，G5=700N，质心位于S3、S5处；构件3绕质心转动惯量J S3=1.1kg.m2,回程阻力为零，其它忽略不计。

刨刀工作阻力如图1-1所示，回程阻力为零，其它条件忽略不计。

表 11.4 设计任务（1）绘制机构运动简图。

课程设计说明书题目牛头刨床主传动机构设计课程名称机械原理课程设计二级学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级 2014级学生姓名 xxx学号 xxx设计地点 D105指导教师 xxx设计起止时间：2016年6月20日至2016年6月26日目录一、牛头刨床的工作原理 (1)二、设计任务与要求 (2)（一）设计任务 (2)（二）设计要求 (2)三、连杆机构对比 (3)（一）方案a (3)（二）方案b (3)（三）方案c (3)四、连杆机构设计 (4)（一）导杆机构尺寸 (4)（二）机构简图 (4)五、连杆机构的运动分析 (5)（一）速度分析 (5)（二）加速度分析 (7)六、凸轮机构设计 (10)七、结论与心得 (12)八、参考文献 (12)牛头刨床主传动机构设计一、牛头刨床的工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。

图1为其参考示意图。

刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。

在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。

在刨刀空回行程时电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。

凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。

图1 牛头刨床机构简图及阻力线图二、设计任务与要求（一）设计任务1、导杆机构的运动分析。

分析出刨头6的位移、速度、加速度运动曲线，并绘制上述各曲线图。

要求将过程详细地写在说明书中。

、2、凸轮机构设计。

根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro 机架l O2O9和滚子半径r r），画出凸轮实际廓线并将运算结果写在说明书中。

3、根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。

机械原理课程设计令狐采学计算说明书课题名称：牛头刨床刨刀的往复运动机构姓名：院别：工学院学号：专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1201指导教师：2014年6月7日工学院课程设计评审表目录一．设计任务书 (4)1.1 设计题目 (4)1.2 牛头刨床简介 (4)1.3 牛头刨床工作原理 (4)1.4 设计要求及设计参数 (6)1.5 设计任务 (7)二．导杆机构的设计及运动分析 (8)2.1 机构运动简图 (8)2.2 机构运动速度多边形 (9)2.3 机构运动加速度多边形 (11)三．导杆机构动态静力分析 (14)3.1 静态图 (14)3.2 惯性力及惯性力偶矩 (14)3.3 杆组拆分及用力多边形和力矩平衡求各运动反力和曲柄平衡力 (15)心得与体会 (21)参考文献 (22)一、设计任务书1.1 设计题目：牛头刨床刨刀的往复运动机构1.2 牛头刨床简介：牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批牛头刨床外形图量生产。

为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。

刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。

1.3 牛头刨床工作原理：牛头刨床是一种刨削式加工平面的机床，图1所示为较常见的一种机械运动的牛头刨床。

电动机经皮带传动和两对齿轮传动，带动曲柄2和曲柄相固结的凸轮转动，由曲柄2驱动导杆2－3－4－5－6，最后带动刨头和刨刀作往复运动。

当刨头右行时，刨刀进行切削，称为工作行程。

当刨头左行时，刨刀不切削，称为空回行程。

当刨头在工作行程时，为减少电动机容量和提高切削质量，要求刨削速度较低，且接近于匀速切削。

在空回行程中，为节约时间和提高生产效率，采用了具有急回运动特性的导杆机构。

刨床进给机构设计学生姓名学号所属学院机械电气化工程学院专业农业机械化及其自动化班级指导老师日期前言牛头刨床是刨削类机床中应用较广的一种，主要用于单件小批量生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽等。

一般牛头刨床工作原理是当曲柄匀速转动时，摇杆左右摆动，使牛头刨床的刨刀沿着固定的轨迹运动，通过曲柄转动驱动刨头作往复移动。

牛头刨床机构具有急回的特性，即牛头刨床工作时刨刀慢慢向前移动，完成一次工作后刨刀急速返回原来的位置。

如何实现刨头在切削行程中速度平稳，难以凭经验确定。

而且机构的几何参数对切削行程刨头速度的平稳性的影响，也难以直接判断。

为了确定牛头刨床进给机构的设计是否满足要求，就必须对其进行分析。

牛头刨床是用棘轮机构完成进给运动。

工作台进给量的大小是用棘轮外圈加一档环,在摇杆固定摆角的范围内盖住棘轮上一部分牙齿来进行调整。

由于正反向进给要来回调整棘轮外圈挡环,操作比较麻烦。

为此，可以对进给机构进行改进,不用挡环来回调整,而只要将棘爪调整180度，就能实现正反进给。

牛头刨床主要用于单件小批量生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽及一些成形面。

滑枕带着刨刀作直线住复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。

中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构(见曲柄滑块机构)传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。

大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。

滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。

由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。

刨床进给机构实现的功能是除水平进给可自动外，垂直进给、非工作时工作台的水平移动和垂直升降均需手动。

关键词：刨床；进给；工作台；水平移动；垂直升降目录1 牛头刨床简要介绍 (1)1.1 牛头刨床外形图 (1)1.2 牛头刨床解析 (1)1.3 牛头刨床工作原理 (1)1.4 牛头刨床的组成 (2)2 牛头刨床进给机构总体设计 (2)2.1 牛头刨床进给机构方案的确定 (2)2.2 牛头刨床进给机构的组成 (3)2.3 牛头刨床进给机构工作原理 (3)2.4 牛头刨床垂直进给机构方案的确定 (4)3 连杆机构部分设计 (4)3.1 曲柄摇杆机构解析 (4)3.2 曲柄摇杆机构运动分析 (5)3.3 建立数学模型 (5)4 棘轮机构部分的设计 (6)4.1 棘轮机构工作原理 (6)4.2 棘轮机构的特点及应用 (7)4.3 棘轮机构的设计要点 (7)4.4 棘轮机构方案的确定 (8)4.5 棘轮和棘爪的设计 (8)4.6 棘爪架 (10)4.7 棘轮罩 (10)5 螺旋机构（丝杠副）部分的设计 (10)5.1 螺旋机构的选型 (10)5.2 螺旋机构基本参数的确定 (11)6 工作台垂直进给机构部分的设计 (11)6.1 工作台垂直进给机构分析 (11)6.2 工作台垂直进给机构原理 (11)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)1 牛头刨床简要介绍1.1 牛头刨床外形图牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁等组成如图1-1所示。

高等机构学题目: 牛头刨床机构运动分析院系名称：机械与动力学院专业班级：机械工程学生姓名：学号：学生姓名：学号：学生姓名：学号：指导教师：2015年12 月17日目录一问题描述................................................................................................................................ - 1 -二运动分析................................................................................................................................ - 1 -2.1矢量法构建机构独立位置方程 ............................................................................. - 1 -2.2机构速度分析 ............................................................................................................. - 2 -2.3机构加速度分析......................................................................................................... - 2 -2.4机构运动线图绘制.................................................................................................... - 3 -三总结......................................................................................................................................... - 4 -附录一：Matlab程序............................................................................................................... - 4 -牛头刨床机构运动分析一 问题描述如图1-1所示的牛头刨床机构中，800h mm =，1360h mm =，2120h mm =，200AB l mm =，960CD l mm =，160DE l mm =。

牛头刨床的连杆机构运动分析0 前言机构运动分析的任务是对于结构型式及尺寸参数已定的具体机构，按主动件的位置、速度和加速度来确定从动件或从动件上指定点的位置、速度和加速度。

许多机械的运动学特性和运动参数直接关系到机械工艺动作的质量，运动参数又是机械动力学分析的依据，所以机构的运动分析是机械设计过程中必不可少的重要环节。

以计算机为手段的解析方法，由于解算速度快，精确度高，程序有一定的通用性，已成为机构运动分析的主要方法。

连杆机构作为在机械制造特别是在加工机械制造中主要用作传动的机构型式，同其他型式机构特别是凸轮机构相比具有很多优点。

连杆机构采用低副连接，结构简单，易于加工、安装并能保证精度要求。

连杆机构可以将主动件的运动通过连杆传递到与执行机构或辅助机构直接或间接相连的从动件，实现间歇运动，满足给定的运动要求，完成机器的工艺操作。

牛头刨床是一种利用工作台的横向运动和纵向往复运动来去除材料的一种切削加工机床。

工作台的纵向往复运动是机床的主运动，实现工件的切削。

工作台的横向运动即是进给运动，实现对切削精度的控制。

本文中只分析纵向运动的运动特性。

牛头刨床有很多机构组成，其中实现刨头切削运动的六连杆机构是一个关键机构。

刨床工作时，通过六杆机构驱动刨刀作往复移动。

刨刀右行时，当刨刀处于工作行程时;要求刨刀的速度较低且平稳，以减小原动机的容量和提高切削质量。

当刨刀处于返回行程时，刨刀不工作，称为空行程，此时要求刨刀的速度较高以提高生产率。

由此可见，牛头刨床的纵向运动特性对机床的性能有决定性的影响。

1 牛头刨床的六连杆机构牛头刨床有很多机构组成，其中实现刨头切削运动的六杆机构是一个关键机构。

图1所示的为一牛头刨床的六连杆机构。

杆1为原动件，刨刀装在C点上。

假设已知各构件的尺寸如表1所示，原动件1以等角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转，要求分析各从动件的角位移、角速度和角加速度以及刨刀C点的位移、速度和加速度的变化情况。

西南交通大学本科教学改革《机械原理》课程设计说明书年级: 2011级学号: 20116315姓名: 王和平专业: 机电一体化指导老师: 何俊2013 年 12 月《机械原理》课程设计任务书班级机电一班学生姓名王和平学号发题日期： 2013 年 9 月 20 日完成日期： 12 月 10 日题目牛头刨床机构的分析与综合1、本设计的目的、意义机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。

其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

2、学生应完成的任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。

并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。

摘要牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。

为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。

本文根据牛头刨床这一特性，设计了三种不同的机构，通过对比分析，选择了酸菜动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成的机构。

该方案传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。

根据已给的数据算出符合运动条件的机构杆长，凸轮基圆，齿轮传动比，建立三维模型，用adms建模，得出位移线图，速度线图，再根据位移线图利用反转法求出凸轮外形，并用cad画出图形关键字：牛头刨床杆长凸轮 adams 线图AbstractShaper is used for metal cutting machine tool plane machining of small size or straight groove, used for single or small batch production. In order to coarse,fine processing of different materials and different size workpieces, require the main execution component planes to several different speed, differentdistance and different initial positions of horizontal reciprocating linear motion,and the cutting speed is lower than the air speed planing planing tool, namelythe quick return phenomenon. In this paper, according to the characteristics ofshaper, design three different agencies, through comparative analysis,choose the pickled cabbage moving guide rod mechanism and the rockerslider mechanism formed by series connection mechanism. The force transmission characteristics, mechanism, small occupied space, the actuatorvelocity changes in working process is slow.According to the given data calculated in line with the movement condition of the mechanism, the cam base circle, gear ratio, establish the three-dimensional model, using ADMS modeling, so out of line drawing, speed line chart, according to the line graph using the inversion method for cam pro the figure painting with CADKeywords: shaper rod cam adams diagram目录第1章绪论 (1)1.1问题的提出 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2本文研究的主要内容、目标与方法 (2)第2章设计方案的确定 (3)2.1备选方案 (3)2.1.1方案 a (3)2.1.2方案 b (3)2.1.3方案 c (4)2.2 方案确定 (4)2.2.1机构方案确定 (4)2.2.2减速方案的确定 (4)第3章确定机构尺寸 (5)3.1根据所给数据确定杆长 (5)3.2建模 (6)3.3 凸轮设计 (6)3.3.1原理 (6)3.3.2基圆半径 (6)第4章运动分析及公式推理 (7)4.1导杆 (7)第5章静力分析 (9)5.1 曲柄 (9)5.2 导杆 (9)5.3 滑块 (10)5.4 连杆 (10)第6章分析结果 (12)6.1 位移线图 (12)6.2 速度线图 (12)6.3 加速度线图 (13)6.4 力矩变化曲线 (13)6.5 根据反转法画凸轮和滚子 (14)结论 (15)总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论1.1问题的提出牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。

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 (1)2 导杆机构的运动分析 (2)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 (7)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/sνA3=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/sνC5B5=0.044m/s2.2 加速度分析取曲柄位置“1”进行加速度分析。

目录一、概述1.1、课程设计的目的——————————————— 21.2、工作原理—————————————————— 21.3、设计要求—————————————————— 31.4、设计数据—————————————————— 41.5、创新设计内容及工作量———————————— 4二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析2.1、方案分析—————————————————— 52.2、主传动机构尺寸的综合与确定————————— 52.2、杆组拆分—————————————————— 62.4、绘制刀头位移曲线图————————————— 7三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序3.1、解析法进行运动分析————————————— 83.2、程序编写过程（计算机C语言程序）—————— 103.3、计算数据结果——————————————— 123.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析————— 13四、小结心得体会——————————————————— 18五、参考文献参考文献——————————————————— 19一、概述1.1、课程设计的目的目的：机械课程创新设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他是机制专业课程学习过程中的一个重要实践环节。

其目的是以机制专业课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本专业课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析、计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

1.2、工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。

图1为其参考示意图。

电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。

牛头刨床主传动机构运动简图一、绘制牛头刨床主传动机构运动简图注意事项1.用中心线绘制出机构的两极限位置和曲柄的运动轨迹；2.对机架、原动件、构件编号、运动副进行标示；3.标注曲柄的位置；4.写出比例尺及其单位m/mm；5.在机构运动简图旁写出各构件的长度：l AB ；l CD ；l DE ；l AC ；l A到E 点运动轨迹的距离；θ 或Φ。

二、图解法运动分析注意事项 1.速度多边形图和加速度多边形图分别都画在一个图上，并在相应的图旁写出比例尺及其单位，速度多边形图比例尺单位m/s/mm，加速度多边形图比例尺单位m/s 2 /mm；2.分别写出速度多边形图和加速度多边形图的矢量方程，并分析各矢量的大小和方向，在矢量方程中只写出各矢量的大小和具体方向，分析及计算过程写在设计说明书中。

3.速度多边形图中矢量的起始点和终止点用小写字母p、a、b、c…等表示；加速度多边形图中矢量的起始点和终止点用小写字母、、、等表示。

三、动力分析注意事项 1.绘制等效力矩图：在0~360°内绘制出等效阻力矩和等效驱动力矩图，横坐标为曲柄转角，纵坐标为力矩，并写出横坐标和纵坐标比例尺及其单位，横坐标比例尺单位°/mm，纵坐标比例尺单位N·m /mm。

注意在0~φ 1 和φ 2 ~360°之间的等效阻力矩均为零；2.绘制能量指示图：注意应分别写出各盈亏功和Δ W max 的大小；3.计算飞轮的转动惯量：写出飞轮转动惯量计算公式中各变量的大小并代入公式中计算出飞轮的转动惯量；注意：动力分析的所有分析与计算过程均写在设计说明书中，图纸上只写出结果。

进给凸轮机构简图一、绘制凸轮机构注意事项 1.列表分别计算出推程和回程摆杆至少 6 个位置转角的大小，远休止和近休止摆杆转角分别为最大摆角和零度。

2.写出比例尺及其单位m/mm； 3.摆杆回转中心与凸轮回转中心之间的连线与水平线的夹角为45°（见设计任务书图1）；4.绘制凸轮轮廓线：理论轮廓线为中心线，实际轮廓线以及摆杆和滚子的初始位置均为粗实线，其余辅助线条或圆（圆弧）均为细实线且保留在图纸上，各辅助点用大写字母表示，如：A 1 、A 2 、…，B 1 、B 2 、…，C 1 、C 2 、…等；5.对机架、构件的编号、运动副进行标示； 6.标注项目：基圆半径、运动角度、机架中心距、摆杆长度、凸轮的正转和反转方向。