1、 课程设计计算说明书课程设计计算说明书 题 目 _牛头刨床机构的运动力学分析_ 题 号_5_ 姓 名_ _ 班 级_机制 11242_ 学 号_ _ 指导教师_ _ 完成时间_ 2014.6.28 _ 一、工作原理与结构组成 牛头刨床是用于加工中 小尺寸的平面或直槽的金属 切削机床，多用于单件或小 批量生产。 为了适用不同材料和不 同尺寸工件的粗、精加工， 要求主执行构件刨刀能以 数种不同速度、不同行程和 不同起始位置作水平往复直 线移动，且切削时刨刀的移 动速度低于空行程速度，即 刨刀具有急回特性。刨刀可 随小刀架作不同进给量的垂 直进给；安装工件的工作台 应具有不同进给量的横向进 给，以完
2、成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。 二、设计对象 D S5 A 2 4 B 3 1 E C 5 6 150 50 250 S3(导杆中点） 图 2 设计对象 图 1 牛头刨床外形图 牛头刨床是一个复杂的系统，本课程设计将设计对象进行简化。如图 2 所示，要求对实 现刨刀往复运动的主执行机构进行运动学尺度设计和运动学、 动力学性能分析。 图中给出了 切削力作用点、导杆质心 S3、滑枕质心 S5相对于铰链 E 的位置。 三、设计要求及设计参数 要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计 参数如表 1 所示。 表表 1 牛头刨床设计参数
3、牛头刨床设计参数 题号（与学号末尾数字 对应） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 主 执 行 机 构 曲柄平均转速 n1 48 49 50 52 50 48 47 55 60 56 机架 LAC 380 350 430 360 370 400 390 410 380 370 刨刀行程 H 310 300 400 330 380 350 390 310 310 320 行程速比系数 K 1.46 1.40 1.40 1.44 1.53 1.34 1.50 1.37 1.46 1.48 连杆与导杆之比 LDE/LCD 0.25 0.28 0.30 0.27 0.30 0.28 0.27 0
4、.25 0.28 0.26 工作阻力 F(N) 4500 4600 4700 4000 4100 5200 4200 4000 6000 5000 导杆质量 m3(kg) 20 20 22 20 22 24 26 28 26 22 导杆转动惯量 JS3(kgm2) 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 1.2 滑枕质量 m5(kg) 70 70 80 80 80 90 80 70 80 60 刨刀阻力曲线如图 3 所示。刨刀在切入、退出工件时均有 0.05H 的空载行程。 四、设计内容及步骤 1、解：主执行机构的设计计算 K=180（-1/+1） =37 LA
5、B=LAC* =117，LBC= LAC*=351 LCD= LD1D2/2/， 248 BCCDBD LLL 0.05H 0.05H H S Fmax F 图 3 刨刀阻力曲线 3.0/ CDDE LL178 DE L 取600Ly，得到安全角=10 2、用解析法对刨刀进行运动分析 解：令杆 AB 与水平面夹角为 1 ，CD 杆和水平面夹角为 3 ，DE 杆和水平面夹角为 4 。 AB、CD、DE 杆的角速度分别为 431 , ，以 C 为原点做 XY 坐标系。 由封闭图形 ABCA 在坐标轴上的投影可得 331 coscosSL AB ， 331 sinsinSLL ABAC )cos/()sinarctan( 113 ABABAC LLL， 313 cos/cos AB LS 将上式求导得： )sin( 311 . AB LS， 3)3113 3 . /cos(SL AB 再将上式求导得：)cos( 31 2 13 2 3 AB LSS， 3 3 . 313 2 13 3 /2)sin(SSL AB 根据在坐标轴上的投影可得： EDECD SLL 43 coscos， YDECD LLL 43 sinsin /)sinarcsin( 434 LLL CDy ， 43 coscos DECDE LLS 将上式求导得)co
