1、機械原理課程設計牛頭刨床主傳動機構設計設計者：學號：專業：機械設計制造及其自動化班級：指導教師：設計時間：1.工作原理及工藝動作過程牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖1所示。電動機經皮帶和齒輪傳動（圖中未畫出），帶傳動曲柄2和固結在其上的凸輪 8.刨床工作時，曲柄 2主動，經經導桿1-2-3-4-5-6傳動，將曲柄2的旋轉運動變換為 刨頭（刨刀）6的往復直線運動，實現切削運動。刨頭右行時，刨刀切削工件7,稱為工作行程，該行程在前、后各有一段0.05H的空刀距離，工作行程要求刨刀運動速度慢且在切削工件時近似為勻速，以提高切削質量；刨 頭左行時，刨刀不切削工件，稱為空回程，該行程要求刨刀運

2、動速度快，以提高生產率。刨刀每削完一次，利用 回程的時間，經凸輪機構 1-8-9、皎鏈四桿機構1-9-10-11和棘輪1-11-12帶動螺旋機構（圖中未畫出）運動，使 工作臺連同工件在垂直紙面方向作一次簡寫進給運動，以便繼續切削。d. 機構的運動分析，即分析刨刀的位移、速度和加速度；e. 繪制一張設計結果圖（3號圖紙）。作圖要求仔細認真，做到正確、整潔。機構的任意一個位置用粗 實現表示，二個極限位置用虛 f.線表示，其他輔助線用昔時賢表示。圖上還應注明比例尺、安裝尺寸 及必要的說明符號；g.整理設計說明書。5.設計方案機構簡圖及數據n=55 r/min ( «2=5.7596 rad

3、/s)H=380mmK=1.4 lo1o2=400mm圖1K 一 11.4 一 19 =180180 = 30K 11.4 1.。，一 .30° l°2A = l°1o2sin= 400 sin=103.528mm2iH /2IoiB =sin。/2)380/2 =734.104mmsin(30 /2)1 cos。2)1e =% =21 cos(30 2)2734.104= 721.597mm,1,1 c 八lBc ： i01B734.104： 244.701mm33角分析等;所設計的牛頭刨床主傳動機構運動簡圖如圖2所示。圖22. 原始數據牛頭刨床主傳動機構的設計

4、數據曲軸轉速n=55r/min刨刀工作行程H=380mm行程速比系數K=1.4lo1o2=400mm3. 設計要求a. 設計一機構將轉動變換為移動，以實現刨刀的要求;b. 機構在運動過程中具有良好的傳力性能。4. 設計內容a. 根據牛頭刨床的工作原理，確定主傳動機構的方案；b. 根據題目給定的數據進行機構的運動設計，以便確定機構的運動尺寸；c. 分析所設計的機構是否滿足設計要求，包括運動連續性分析和運動過程中刨頭的壓力(2)運動分析ll = I0102 l 2 = l O2A l 4 = l Oi Bl 5 = lBC圖二._ l 2 sin ：2 l 1l A =sin4、式對時間求一階導得

5、：- 2|2s* 2= VACOs' 4-，43 4 曲柄導桿機構(1-2-3-4 )運動分析(參考解圖3):32l2cos2= VAsin 44Iacos4聯立、式化簡得: 2 1 2 cos(：24)、式對時間求二階導得:Va = 一 2| 2sin( ' 2- 4)2-2Y2 12co2 = aAco并4 一 2vaq 4sin中4- &4l Asin中4 一與 4 IacoW 4V 2 l2sW2= aAsirf+ 2v抻 4cos4+ 由 acos4。21Asn4聯立、式化簡得：2-2 ;*va . .，2 i2sin( '2 f 4)；4 =1 A2

6、2aA= 4 1A-，2 12cos(2 - 4) 導桿滑塊機構（1-4-5-6 ）運動分析（參考解圖3）:T t T T由解圖3-2中封閉向量多邊形oiDCB得：1 4* 15=1 C將上式各相量投影到 x、 y軸上得：14 cos 中 4 + 15 cos 中 5= 1C14 sin 4 + 15 sin 中 5 = i e圖3由解圖3-2中封閉向量多邊形 O1O2A得：1十l? =l"A將上式各相量投影到 x、 y軸上得：l 2 8S 甲 2 = l a 8S Aksin中2 + h=lASin甲人由、式可得：1e - i4sin ;:4sin 5 =1 51C= 14cos4

7、 15cos5由、式可得:tan 412 sin ' 2 l112 cos ' 2$。=平 .|5-(允-14、方-1；)2 - |C l 11 1、對時間求一階導得：切4i4sin 4一切515sin 5= vc與 4 1 4 cos中 4*515 cos平 5 = 0(10)聯立、(10)式化簡得：414sin( *4 - %) 4 1 4 cos ；：4V C = 一 5 = 一 cos 51 5 cos 5、對時間求二階導得： -.2.2g4l4SinQ CO4 l4 COS® g5l 5Sin 甲5 CO 5 15 COS甲5 = aC()2.2£

8、4 14 COSQ O4 l4Sin 中4 + E5l5 COS 中5 一切 5 l5Sin 中5 = 0(12)聯立(11). (12)式化簡得： 2一. .一24 l4Sin(4 ,:法)，4 l4 COS(4 ,混)，5 l5 a c =COS -5 .2.2.；4 l 4 COS- 4-4l 4 Sin 4；.-； 5l 5 Sin 55 =l5 COS 5運動分析結果將以上已知尺寸和參數作為固定參量放在exCel表的第2行，第3行A、B、C列分別鍵入甲2、中4、lA、切4、VA、公、lC、SC、VC、切5、d，從第4行開始計算數據：A4格=0; A5格=A4+5,之后利用excel的

9、本列自動遞加復制功能，在 A列個格中構造間隔為 5的單2 = 0”360值。依次按公 式進行編輯：4在B4格編入=DEGREES(ATAN($D$2*SIN(RADIANS(A4)+$B$2)/($D$2*COS(RADIANS(A4)1a在C4格編入=($D$2*SIN(RADIANS(A4)+$B$2)/(SIN(RADIANS(B4)3 4在D4格編入=($L$2*$D$2*COS(RADIANS(A4-B4)/C4va在E4格編入=-$L$2*$D$2*SIN(RADIANS(A4-B4)£ 4在F4格編入=-(2*D4*E4+($L$2A2)*$D$2*SIN(RADIAN

10、S(A4-B4)/C45在G4格編入=DEGREES(ASIN($J$2-$F$2*SIN(RADIANS(B4)/$H$2)l c在H4格編入=$F$2*COS(RADIANS(B4)+$H$2*COS(RADIANS(G4)Sc在I4格編入=($D$2*$F$2/$B$2)+SQRT($H$2A2-($J$2-($F$2/$B$2)*SQRT($B$2A2-$D$2A2)A2)-H4-H4Vc在J4格編入=-(D4*$F$2*SIN(RADIANS(B4-G4)/$H$2*COS(RADIANS(G4)在K4格編入=-(D4*$F$2*COS(RADIANS(B4)/$H$2*COS(RADIANS(G4)ac在L4格編入=-(F4*$F$2*SIN(RADIANS(B4-G4)+D4、2*$H$2*COS(RADIANS(B4-G4)+K4,2*$H$2)/COS(RADIANS(G4)上面表達式中$F$2、$H$2等表示不隨行號變化的常數。運動分析結果牛頭刨床主運動機構的運動分析結果見附表二。機構的壓力角大小等于中5的值。，由附表可以得出amax= 4.225° ,lE ,極位壓力角a ，中位壓力角a I ；若1e】，極位壓力角a】，中位壓力角« ，所以應選擇lE=i