牛头刨床机械原理课程设计4点和10点

机械原理 课程设计说明书

设计题目 牛头刨床

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

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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1-1

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

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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 设计内容 符号 n2 单位 r/min 方案Ⅱ 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ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如

350 90 580 0.3Lo4B 0.5 Lo4B 200 50 导杆机构的运动分析 LO2O4 LO2A Lo4B LBC mm Lo4s4 xS6 yS6 文案大全

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下图）。

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图1-2

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取第Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如下图1-3）。 图1-3

1.3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

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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 VA4 = VA3 + VA4A3 方向 ⊥AO4 ⊥AO2 ∥AO4 大小 ？ w2LAO2 ？ Vc = VB + VCB 方向 //x ⊥BO4 ⊥CB 大小 ？ w4LBO4 ？ aA4 = anA4O4 方程 4 VA4 位 置 点 VC + atA4O4 = aA3 +akA4A3 + arA4A3 aA4 方向 A→O4 ⊥AO4 A→O2 ⊥BO4 ∥BO4 大小 w4 LAO4 ？ w2LAO2 2 w A3VA4A3 ？ 22ac = aB + aCBn + aCBt 方向 ∥x √ C→B ⊥BC 大小 ？ √ w5LBC ？ 2ac 文案大全

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图1-4 文案大全

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图1-5 位置 未知量 位 置 10 点 方程 VA4 = VA3 + VA4A3 方向 ⊥AO4 ⊥AO2 ∥AO4 大小 ？ w2LAO2 ？ VA4 VC Vc = VB + VCB 方向 //x ⊥BO4 ⊥CB 大小 ？ w4LBO4 ？ aA4 = anA4O4 + atA4O4 = aA3 +akA4A3 + arA4A3 aA4 方向 A→O4 ⊥AO4 A→O2 ⊥BO4 ∥BO422大小 w4 LAO4 ？ w2LAO2 2A3VA4A3 ？ ac = aB + aCBn + aCBt 方向 ∥x √ C→B ⊥BC 大小 ？ √ w5LBC ？ 2ac

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表格（1-2） 位置 位置4 要求 图解法结果 解析法结果 绝对误差 相对误差 vc（m/s0.78343 59597 点 ） ac(m/s²) 位置10 1.55920 939 vc（m/s） -0.6305 476693 点 ac(m/s²) -8.8240 123081

各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中 表1-3

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项目 位置 位置4点 ω2 ω4 VA4 VB Vc 6.701.3460.590290.782400.7834320328 914 00361 21012 59597 位置10点 单位 表1-4 项目 位置 位置4点 aA3 6.701.107910.324850.2580.63720328 3363 1/s 1/s 68491 m/s 97508 6693 naA4O4 atA4O4 nacB taCB aC 4.0425963 0.796283042 1.16610.00980.97291.559600158 66561309 5208 20939 1.24518.824位置104.042点 5963 单位 文案大全

0.359913244 4.53230.1114695242 61239 9868 0123081 m/s2 实用文档

2 机构的动态静力分析 2.1.设计数据

设计内导杆机构的动态静力分析 容 符号 单位 方案

G4 G6 N 220 P Js4 Kg.m2 yp mm 80 xS6 yS6

200 50

已知

800 9000 1.2 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Js4 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。

首先按杆组分解实力体，用力多边形法决定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。图2-1

2.1矢量图解法：

2.1.1 5-6杆组示力体共受五个力，分别为P、G6、

Fi6、FRI6、R45, 其中R45和Ri6 方向已知，大小未知，

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切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力

N 均垂直于质心， R56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: (100N)/mm，作力的多边形。将方程列入表2-1。

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456

由力多边形可知： F45=706.1099715N FI6=705.9209846 N

2.1.2对3-4杆组示力体分析

共受5个力分别为 F`,F23,FI4,G4,R14 ,其中F45,F

大小相等方向相反

，方向沿C指向B，G4已知，方向竖直

向下，惯性力FiS4大小可由运动分析求得，R23 大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。选取比例尺μ=(50N）/mm,作受力多边形。将方程列入表2-1 。

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表格

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2-1） （实用文档

位未方程 置 知量 2 Fi6 + G6 + R45 + N = 0 R56 N 方向: 水平 竖直 ∥BC 竖直 大小 √ √ ? ? R +Fi4 +G4 + F23 + Fx + Fy = 0 Fx Fy 方向:∥BC √ 竖直 ⊥AB √ √ 大小:√ √ √ √ ? ? 其中

Fi6=705.9209846N

G6= 800 N F=-F45= 706.1099715N

αS4=α4=15.50615379rad/s2

Fi4=

G4as4=98.95261167 N g G4= 220 N

对O4求矩有：

ΣMA=G4×X4+FI4×X4i+ MS4+F×X-F23×X23=0 MS4=JS4·α4

代入数据， 得F23 =1578.158398N

2.1.3 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FR12与FR32等大反力，由

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此可以求得:

2.1.4

表格（2-2） 未知量 平衡条件 M0 M（N·m） 2平衡方程 结果 R32lsinθ2×h12-M=0 76.49517246 F0 R12（N） 2R32-R12=0 1578.158398 将各个运动副的反力列入表2-3。 表2-3

项目 位置 Fi4 Fi6 Mi4 hi4 方向 0.20950 大小 98.95261705.920928606.20顺时针 167 846 561 文案大全

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单位

项目 位置 N Nm m R45= R56 N Fx Fy R23 706.1099715 816.3357099 736.71282 91.8690851 1578.158398 单位 N

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