机械原理课程设计计算说明书(牛头刨床)

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1、 1 / 16 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 4.1 已知数据 5 4.2 设计步骤 5 4.2.1 位置划分 5 4.2.2 4、8、11 位置的运动图解分析 6 4.2.3 运动分析结果汇总表 9 5 导杆机构动态静力分析 . 10 5.1 已知数据 10 5.2 设计步骤 10 5.2.1 惯性力及力矩结果汇总表 10 5.2.2 求齿轮 5 的重量 10 5.2.3 4、8、11 位置动态静力图解分析 11 5.2.4 动力分析结果汇总表 14 6 齿轮机构设计计算 15

2、 6.1 已知数据 15 6.2 设计步骤 15 6.2.1 确定变位系数 15 6.2.2 计算齿轮几何尺寸 15 2 / 16 1. 牛头刨床机构简介及设计原始数据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

3、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 H mm L02o3 mm P1 P2 P3 LFS6 mm m4 kg m5 kg m6 kg 430 450 0.5 0.35 0.5 180 18 5 72 K JS4

4、 Kgm2 JS5 Kgm2 FC N YP mm n2 r p m m mm Z4 Z5 1.4 1.6 0.04 1200 170 80 13 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；

5、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。 3 / 16 2 导杆机构的尺寸综合导杆机构的尺寸综合 a、导杆机构的极位夹角与导杆的最大摆角 (K + b、 导杆长 H 2sin ( 2 ) c、 曲柄长 d、 连杆长 e、刨头导路 xx 至 O3 点的距离 LO3M f、 导杆质心到转动副 B 之距 g、到转动副 B 之距 4 / 16 3 机构运动简图机构运动简图 图 1 5 / 16 4 导杆机构的运动分析导杆机构的运动分析 4.1 已知数据已知数据 a、由机构综合确定各构件长度和质心位置 b、曲柄转速 4.2 设计步骤设计步骤 4.2.1 位置划分位置划分 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，112 每个位置间隔 为30,1 对应滑块距离左极限位置 0.05H 时曲柄所在位置，7 为滑块距离右极限位置 0.05H 时曲柄所在位置，4，1