机械原理课程设计计算说明书（牛头刨床） - 图文

目 录

1 牛头刨床机构简介及设计原始数据 ......................................................... 2 2 导杆机构的尺寸综合....................................................................................... 3 3 导杆机构的运动简图 ..................................................................................... 4 4 导杆机构的运动分析 ..................................................................................... 5

已知数据 ...................................................................................................... 5 设计步骤 ...................................................................................................... 5

位置划分 ............................................................................................ 5 4、8’、11位置的运动图解分析 .................................................... 6 运动分析结果汇总表 ........................................................................ 9

5 导杆机构动态静力分析 ............................................................................... 10

已知数据 .................................................................................................... 10 设计步骤 .................................................................................................... 10

惯性力及力矩结果汇总表 .............................................................. 10 求齿轮5的重量 .............................................................................. 10 4、8’、11位置动态静力图解分析 .............................................. 11 动力分析结果汇总表 ...................................................................... 14

6 齿轮机构设计计算 ........................................................................................ 15

已知数据 .................................................................................................... 15 设计步骤 .................................................................................................... 15

确定变位系数 .................................................................................. 15 计算齿轮几何尺寸 .......................................................................... 15

1. 牛头刨床机构简介及设计原始数据

牛头刨床是一种常见的用于平面切削加工的机床。其主要机构传动过程为：电动机经行星齿轮减速器带动齿轮机构Z4和Z5，再经导杆机构2-3-4-5-6使刨头6作往复移动，刨刀6安装在刨头6上（以上机构将在运动简图中简标明）。刨头右行时，刨刀切削工件，受到切削阻力，此时为工作行程；要求刨头速度较慢且近似等速运动。刨头左行时，刨刀退回，不受切削阻力，称作空回行程；要求速度较快，以提高生产效率。此外，刨刀每切削一次，利用空回行程的时间，通过与齿轮5，曲柄2连接在一起的凸轮7带动摆杆8将运动传给棘爪棘轮机构和螺旋机构（运动简图中未标明），使工作台连同工件做一次进给运动。由于刨头在工作行程中受到很大的切削阻力，而在空回行程时无切削阻力，故机构在一个运动循环中，受力变化很大，引起主轴转速的周期性波动，从而影响工件质量，为此牛头刨床上应装有飞轮（未标明）进行调速。

原始数据

方案Ⅱ H mm 430 L02o3 mm 450 P1 P2 P3 LFS6 mm 180 m4 kg 18 m5 kg 5 m6 kg 72 K JS4 Kgm2 JS5 Kgm2 FC N 1200 YP mm 170 n2 r·p·m 80 m mm 13 Z4 Z5 14 56

其中:

H;刨头的最大行程；

K;导杆机构行程速度变化系数；

LO2O3：导杆转动副O3至曲柄转动副O2的距离；

P1：导杆4质心S4至转动副O3之距与导杆长之比，即LBS5/LBF; P2：LBF/LO3B——导杆5与导杆4的长度比；

P3：连杆5质心S5到转动副B之距与杆5长之比，即LBS5/LBF; LFs6：刨头6质心到转动副F之距；

m4、m5、m6：分别为构件4、5、6的质量；

JS4、JS5：分别为构件4、5对各自质心的转动惯量； FC：刨头所受切削阻力；

YP:切削阻力FC至O2的垂直距离； n2：曲柄2，齿轮5及凸轮7的转速； m：齿轮4、5的模数；

Z4、Z5:分别为齿轮4、5的齿数。

2 导杆机构的尺寸综合

a、 导杆机构的极位夹角θ与导杆的最大摆角ψ

ψ

θ°(K+°?

b、导杆长

H2sin (ψ

2

)

c、 曲柄长

?

d、连杆长

e、 刨头导路x——x至O3点的距离LO3Mf、 导杆质心到转动副B之距

g、到转动副B之距

?

ψ

?

ψ

?

?

?

3 机构运动简图

图1

4 导杆机构的运动分析

已知数据

a、由机构综合确定各构件长度和质心位置

b、曲柄转速

设计步骤

位置划分

将机构运动简图选定17个位置，其中1对应导杆的左极限位置，1—12每个位置间隔为30°,1’ 对应滑块距离左极限位置时曲柄所在位置，7’ 为滑块距离右极限位置时曲柄所在位置，4’，10’ 对应于曲柄与导杆共线的两个位置， 8’对应导杆的右极限位置。 其中4，8’，11具体位置划分如图1所示，本计算说明书将主要对此三点进行动力学分析。

4、8’、 11位置的运动分析