牛头刨床刨刀

1、牛头刨床摘要：机械原理课程设计的主要目的是为学生在完成课堂教学基本内容后提供一个较完整的从事机械设计初步实践的机会。通过课程设计能够将所学的机械基础理论运用于一个简单的机械系统，通过机械传动方案总体设计，机构分析和综合，进一步巩固掌握课堂教学知机械原理课程设计识，并结合实际得到工程设计方面的初步训练，培养学生综合运用技术资料，提高绘图、运算的能力。同时，注重学生创新意识的开发。（一）设计的目的(1)为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。(2)为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。(3)

2、曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N。（二）牛头刨床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。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

3、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5H的空刀距离，见图1，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。图1，为牛头刨床机构简图及阻力曲线（三）设计数据 导杆机构的运动分析导杆机构的动静态分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minMmNmmkg.m2724301108100.36 lo4B0.5 lo4B1804022062080001001.2飞轮转动惯量的确定凸

4、轮机构的设计无齿轮任务dnoz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jocmaxlo9DaFFsFr/minKg.m28Mm80.1614401519500.50.30.20.21513042751065(四)设计内容步骤：1设计导杆机构。 按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于B点所画圆弧高的平分线上（见图1）。2作机构运动简图。选取比例尺按表42所分配的两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。曲柄位置的做法如图42；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲

5、柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。再作出开始切削和中止切削所对应的1和8两位置。共计14个机构位置。3作速度，加速度多边形。选取速度比例尺=0.0168（）和加速度比例尺=0.0168（），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。4作滑块的运动线图。根据机构的各个位置，找出滑块6上C点的各对应位置，以位置1为起始点，量取滑块的相应位移，取位移比例尺=0.0109（），作（t）线图。为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移。然后根据（t）线图用图解微风法（弦线法）作出滑块的速度（t）线图，并将结果与其相对运动图解法的结果比较(五)导杆机构的运动分析1

6、.求原动件上运动副中心速度A的和v和加速度a v= l 0.829m/s式中vB点速度（m/s） 方向丄AOa= l=6.247m/s式中aA点加速度（m/s）,方向A O2.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。a.列出OB杆A点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件、上瞬时重合点（，）的方程，未知数为两个，其速度方程：v+ v方向：丄AO丄AOAO大小：？ 1？b. 定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺&

7、#181;（m s/mm）µ=0.002 ms/mmc. 作速度多边形，求出、根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则v (m/s)为v=µpa=0.829m/s= v/ l=1.3rad/s其转向为顺时针方向。=l=0.612 m/sB点速度为，方向与v同向.d.列出C点速度矢量方程，作图求解V、VV= + V 方向：水平 丄B 丄BC 大小：？ l ？通过作图，确定点速度为V=µbc=0.2909m/sVµpc=1.2207m/s式中V点速度，方向丄BC式中V点速度，方向为pc。故可求出速度V。3.解待求点的加速度及其相关构件的角加速度a.列出点加

8、速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度牵连加速度相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度哥氏加速度要求点加速度，得先求出点加速度，a= a+ a= a+ a+ a+ a方向：？丄AO丄AO丄大小：？l？l 0 ? 2vb. 定出加速度比例尺在一号图纸中取p为加速度极点，去矢量pa代表a，则加速度比例尺µ（ms/mm）µ=0.219 m/s/mmc.作加速度多边形，求出a、a、a根据矢量方程图的panka部分，则 a=µaa=0.7949 m/sa=µka=6.247m/sa=µpa=0.51

9、9 rad/s 方向为 水平向右下12ºa= a l/ l=3.279m/sa= l=1.225 m/sd.列出C点加速度矢量方程，作图求解a 、a、 aa = a+ a+ a+ a方向： 水平 BC 丄BC AB 丄AB大小： ？ V/l ? l al/ l由上式可得： a=0.0.15m/sa=0.178m/s确定构件4的角加速度a4由理论力学可知，点A4的绝对加速度与其重合点A3的绝对加速度之间的关系为 方向：O4B O4B O4B O4A O2A 大小： ？ vlo2A ? 2v4Va4a3 vlo2A其中a法向和切向加速度。a为科氏加速度。从任意极点O连续作矢量O和k代表a

10、A3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再过点o作矢量oa4”代表a，然后过点k作直线ka4平行于线段oa4”代表相对加速度的方向线，并过点a4作直线a4a4垂直与线段ka4，代表a的方向线，它们相交于a4，则矢量oa4便代表a4。构件3的角加速度为a/lO4A将代表a的矢量ka4平移到机构图上的点A4，可知a4的方向为逆时针方向。项目位置v2vA2vA2A3V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.5360.8290.17180.8110.06491.22160.6121.3顺时针6.2470.5191.2263.2790.0150.178根据

11、以上方法同样可以求出位置九的速度和加速度,如下表：项目位置v2vA23 vA2A3V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向47.536.08290.17180.8110.06491.22160.6121.3顺时针6.2470.6251.2263.2790.0150.17897.5360.8291.2310.66780.33491.53790.82706.2380.4252.4323.2794.2454.237单位1/sm/s1/sm/s2（六）导杆机构的动态静力分析分析步骤：（1）选取阻力比例尺= 555.6 ，根据给定的阻力Q和滑块的冲程H绘制阻力线图。（

12、2）根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力和惯性力偶矩 ，并将其合为一力，求出该力至重心的距离。（3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。图为导杆机构动态静力分析过程：在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。首先说明刨头的力的分析过程： 对于刨头可以列出以下力的平衡方程式： F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0 方向：x轴 y轴 与a6反向 BC y轴 大小：8000 620 -m6a6 ? ?以作图法求得:位置4 R45 = 7958.3 N 位置1 R45 =8550.648 N 位置4

13、 R16 = 284.7 N 位置 1 R16 = N力矩平衡方程式： M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0 我们还可以得到： R45=R65对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式： F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0 方向: BC O4B a4 y轴 ? 大小： R54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式： M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0 由此可以求得R34的大小：R34= 7958.3 N 位置1 R34=14366.93 最后可以利用力的平衡方程式做力的多边形解出 位置4 R32=12

14、023.66 N 位置1 R32= 244.376N 在摇杆上可以得到R34=-R32 最终得 出位置 4 My=1257.11Nm 位置1=689.612Nm（七）心得体会通过几天日日夜夜的奋斗，在同学们的密切配合下，当然也有自己的努力和辛酸,这份课程设计终于完成了,心里无比的高兴,因为这是我们 努力的结晶。在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的毛病，仅就计算机辅助绘图而言，操作的就远远不够熟练，专业知识也不能熟练应用。但是通过这次实践设计，我觉得我有了很打的提高。其次，通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并初步掌握了一些设计数据的计算方法；再次，自己的计算机绘图水平也有了一定的提高，并对所学知识有了进一步的理解。当然，作为自己的这一次设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益成熟，专业知识日益深厚。“功到自然成.”只有通过不锻炼,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相