1、第 页 共 页 牛头刨床 0.机构简介与设计数据 0.1 牛头刨床简介 牛头刨床是一种用平面切削加工的机床，如下图所示。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，由曲柄机构 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，此时要求速度较底并且均匀，以减少 电动机的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，使工作台连同工作件作一
2、次 进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的工作阻力（在切削的前后个 有一段约 0.5H 的空刀距离，见图）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。 装 订 线 第 页 共 页 牛头刨床机构简图及其阻力曲线 0.2 设计数据 运动分析数据 导杆机构的运动分析 n2 lo2o4 lo2A lo4B lBC lo4s4 xs6 ys6 r/min mm 方案 60 380 110 540 0.25 lo4B 0.5 lo4B 240 50 导杆机构的动态静力
3、分析数据 导杆机构的动态静力分析 G4 G6 P yp Js4 N mm Kgm 2 方案 200 700 7000 80 1.1 凸轮机构设计数据 方案 凸轮机构设计 max lo9D s , o mm o 方案 15 125 40 75 10 75 飞轮转动惯量确定数据 飞轮转动惯量的确定 第 页 共 页 no Z1 Zo” Z1 Jo2 Jo1 Jo” Jo r/min Kgm 2 方案 0.05 1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 1.导杆机构的运动分析 第 页 共 页 已知 曲柄每分钟的转数n2,各构件的尺寸及重心位置，且刨头导路 x-x 位于导杆端点B所 作
4、圆弧高的平分线上（见图） . 要求 做出机构的运动简图，用解析法和图解法求出方案中 1+10和 9 位置的速度、 加速度，并对结果进行误差分析。 l5 l4 s4 l2 l6 l6 5 2 4 o4 A o2 1+10 9 1.1 矢量方程图解法 用 CAD 按一定的比例绘制机构位置机构简图及相应的速度和加速度多边形图，并量出个对应 量进行对矢量方程的所求得的结果分析误差。矢量方程图解法： 其中 l2=lAO2, l4=lBO4,l5=lBC,vB=vB4=vB5, aB= aB4=aB5 （1） 速度 未知量 矢量方程 第 页 共 页 vA4的大小 vB的大小 vC的大小 vA4 = vA3
5、 + vA4A3 方向： 4 AO 2 AO BO 4 / 大小： ？ l02A2 ？ 影像法 vB= vA4l4/lAO4 vC = vB + vCB 方向： /导路 4 BO B C 大小： ? vA4l4/lAO ？ （2）加速度 未知量 矢量方程 aA4的大小 aB的大小 aC的大小 aA4= anA4 + atA4 = aA3 + akA4A3 + arA4A3 方向： AO4 AO4 AO2 AB / AB 大小： v2A4/lAO4 ? l2 2 2 23 v A4A3 ? 影像法 aB5 =aB4=l4 aA4/lao4 ，方向与 aA4相同 aC = aB5 + anC5B5
6、 + atC5B5 方向： /导路 BO4 CB BC 大小： ? l4aA4/lao4 v2C5B5/l5 ? 1.2 矩阵法 建立直角坐标系，标出各杆矢量及方位角。其中共有四个未知量4，5，s4,sC.建立两个封 闭矢量方程，为此需用两个封闭图形O2AO4及O4BCEO4，由此可得 l6+l2=s4, l4+l5=l6+sC 写成投影方程为 S4cos4=l2cos2 第 页 共 页 S4sin4=l6+l2sin2 l4cos4+l5cos5-sE=0 l4sin4+l5sin5= l6 以上个式即可求得4、5、s4及sE四个运动变量。其中 l4、l5、l2、l6为已知量 以上矢量方程式未知量代数式如下： 4=arctan(l2 sin2+ l6)/ cos2 l
