机械原理
课程设计说明书
设计题目：牛头刨床的设计
机构位置编号：9，2
方案号：Ⅱ
班级：2011250402
姓名：王小强
学号：201125040222
2014年 1 月 15 日
目录
一导杆机构的运动分析
◆机构的运动简图-------------------------------1
◆机构在位置2的速度及加速度分析---------------3
◆机构在位置9的速度及加速度分析---------------5
◆刨头的运动线图-------------------------------7 二导杆机构的动态静力分析
◆在位置2处各运动副反作用力-------------------9
◆在位置2处曲柄上所需的平衡力矩--------------13 三飞轮设计
◆安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的确定---------14 四凸轮机构设计
◆凸轮基本尺寸的确定-------------------------- 14
◆凸轮实际廓线的画出-------------------------- 15 五齿轮机构的设计
◆齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定-----------------16
◆齿轮传动的啮合图的绘制---------------------- 18 六总结---------------------------------------- 19七参考文献-----------------------------------19
一导杆机构的运动分析
1.1机构的运动简图
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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，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，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。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与棘轮机构带动螺旋机构，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，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。
设计内容导杆机构的运动分析
符号n
2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6单位r/min mm
方案Ⅱ64 350 90 580
0.3l o4B0.5 l o4B200 50
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。
取第Ⅱ方案的第2位置和第9位置（如下图）。
1.2机构在位置2的速度及加速度分析
选取尺寸比例尺μl=0.001m/mm，作机构运动简图。
L O4A=0.383m
速度分析：取构件3和4的重合点（A2，A3，A4）进行速度分析。
对构件2：V A2=ω2·L O2A=（60X2π）/60x0.11=0.603m/s
对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，V A3=V A2=0.603m/s
对构件4：V A4=V A3 + V A4A3
大小：？0.603 ？
方向：⊥AO4 ⊥AO2// AO4
取速度极点P，速度比例尺μv =0.01（m/s）/mm。作速度多边形如下图所示。
=V A4/ L O4A=0.283/0.383=0.738 rad/s
得：V A4=0.283m/s，4
V A4A3=0.523m/s（A指向o2）
V B4 =
4
ω X L O 4B =0.738*0.58=0.429 m/s
V B5 = V B4=0.429 m/s
对构件4：V C5= V B5 + V C5B5 大小： ？ 0.429 ? 方向：//XX ⊥O 4B ⊥CB
取速度极点P ，速度比例尺μv =0.01（m/s ）/mm 。作速度多边形如上图所示。 得：VC5=0.414 m/s
位置2的加速度分析
对构件2：a A2=w 2 ²·L O 2A =6.28*6.28*0.09=4.043 m/s ²
对构件3：构件3和构件2在A 处构成转动副，a A3= a A2=4.043 m/s ²
对构件4：a A4= a A4n + a A4τ
= a A3 + a A4A3k + a A4A3r 大小： ? ω42l O4A ? √ √ ? 方向： ? B →A ⊥O 4B A →O 2 ⊥O 4B //O 4B
取加速度极点p ’，加速度比例尺μa=0.01（m/s ²）/mm 。
a A4A3k=
2ω4υA4 A3=2*0.738*0.523=0.7719m/s ²
=42
4AO l ∙ω=0.738*0.738*0.383=0.2826 m/s ²
作加速度多边形如上图所示。得：
= 2.796 m/s ² ，
=2.820m/s ²
2.796/0.383=7.3
7.3*0.58=4.23 m/s ²
0.738*0.738*0.58=0.3158m/s
