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。
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1．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
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
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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 单位 方案Ⅱ n2 r/min 64 LO2O4 LO2A Lo4B LBC mm Lo4s4 xS6 yS6 350 90 580 0.3o4B l0.5o4B l200 50 1.2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ω
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方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。
取第方案的第1’位置和第9位置（如下图）
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1.3速度分析以速度比例尺
μ=(0.01m/s)/mm
和加速度比例尺
μa=(0.01m/s
2)/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 υA4=υA3+υA4A3 大小 ? √ ? 方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B VA4 1’ VC
υC5=υB5+υC5B5 大小 ? √ ? 4
和9号位置
方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC aA4 =anA4 + aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3r aA lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向：B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B（沿导路） 大小: ω4 2 ac5= aB5+ ac5B5+ a c5B5nτ ac 大小 ? √ √ ? 方向 ∥XX √ C→B ⊥BC 1’号位置速度图：
由图解得：Vc=0.20662675m/s
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1’号位置加速度图
由图解的：a2
C=6.12374249m/s
9号位置速度图
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由图解得：Vc=0.6305463m/s
9号位置加速度图：如
图1-7
有图解得：ac=8.82411923m/s
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表格（1-2） 位置 1’ 要求 图解法结果 0.20662675 6.12374249 0.6305463 vc（m/s） ac(m/s2) 9 vc（m/s） 8.82411923 ac(m/s2)
各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中 表1-3 项目 位置 1’ 6.702064328 0.37288563 9 6.702064328 1.10791337 单位 0.13378432 0.216273801 0.32485685 0.642589753 0.6305463 0.20662675 ω2 ω4 VA VB Vc r/s r/s m/s 表1-4
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项目 位置 aA3 naA4 atA4 naB taB aC 1’ 4.04258997 0.0498862192 0.359913248 4.38048373 4.53280872 0.016943591 0.111461191 1.85518056 1.25035646 6.75843726 8.82411923 9 4.04258997 单位 m/s2 第七章．机构运态静力分析
取“1＇”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─6所示，μｌ=4。
图1—6
已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.37917m/s,那么我们可以
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计算
FI6=- G6/g×ac =-800/10×4.37917=-350.3336N
又ΣF=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作为多边行如图1-7所示，
μN=10N/mm
。
图1-7
由图1-7力多边形可得：
F45=AB·μN=923.6688×10N=9236.688N
FR16= AD·μN=126.7313×10N=1267.313N
在图1-6中，对c点取距，有
ΣMC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0
代入数据得x=0.6871m
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，
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图1-8
μL=4。
已知： F54=-F45=9236.688N，G4=220N
aS4=aA4· lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2=3.5424 m/s2 ,
由此可得： FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×3.5424N=-77.9346N
MS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148 N·m= -14.6577N·m
在图1-8中，对O4点取矩得：
ΣMA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5×0.9987×
0.56109-F24×0.99946×0.34414=0
代入数据， 得F24 =14992.77888N 又
ΣF=F54+F24+FI4+G4+Fo4=0,作力的多边形如图
1-9所示，
。
μN=10N/mm
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图1-9 由图1-9可得：
FO4=572.97818×10N=5729.7818N
对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-10所示，
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μL=1。 由图1-10可知，
h2=3.0214mm,则，对曲柄列平行方程有，
ΣMO2=M-F42×h2=0 即M=45.29918 N·M
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