课程设计说明书—牛头刨床
1.机构简介
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。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,由导杆机构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，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机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，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每次削完一次，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，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。
图1-1
1．导杆机构的运动分析
已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x
位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。
要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。
1.1设计数据
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。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，由导杆机构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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，以减少电
动机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。为此刨床采用急回作用得导杆机构。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与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件
作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，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，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。
设计内容导杆机构的运动分析
符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6单位r/min mm
方案Ⅲ60 380 110 540 0.25l o4B0.5 l o4B240 50 1.2曲柄位置的确定
曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3 (12)
等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。
图1-2
取第方案的第9位置和第3位置（如下图）。
C
B
A
O 4
O 2
B'
C'
A'
4
5
2
1.3速度分析
以速度比例尺µ=(0.01m /s )/m m 和加速度比例尺µa =(0.05m /s ²)/m m 用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2）
表格 1-1 位置 未知量 方程
V A 4
υA4=υA3+υA4A3
大小 ? √ ? 方向 ⊥O 4A ⊥O 2A ∥O 4B
3和9杆V
C
υC5=υB5+υC5B5
大小? √?
方向∥XX⊥O4B⊥BC
a
A
a A4 =a n
A4
+ a A4τ= a A3n + a A4A3K + a A4A3r 大小:ω42l O4A? √2ω4υA4A3?
方向：B→A⊥O4B A→O2⊥O4B（向左）∥O4B（沿导路）
a
c
a c5= a B5+ a c5B5n+ a c5B5τ
大小? √√?
方向∥XX √ C→B ⊥BC
3号位置速度图：如图
3
a4
由图解得：V c =0.6686416567m/s
3号位置加速度图：
a'
a'4
a'
3
P
b'
b"
c'
有图解得：a c =4.5795229205m/s 2
9号位置速度图
P
3
4
P
由图解得：V C =0.6305476693m/s
9号位置加速度图
p a'
a'4
a"
a'3
p
b'
b"
c'
由图解得：a c =8.8240123081m/s 2
表格（1-2） 位置 要求 图解法结果
3
v c （m/s ）
0.6686416567
a c (m/s²)
0.51220551952 9
v c （m/s ）
0.6305476693
a c (m/s ²)
8.8240123081
各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中 表1-3
项目
位置
ω2ω4VA VB Vc
3 6.702064328 1.1632267
90.48692532
72
0.67467153
8
0.66864165
67
9 6.702064328 1.1079133
3630.32485684
91
0.64258975
08
0.63054766
93
单位r/s r/s m/s 表1-4
项目位置
3
A
a n
A
a
4
t
A
a
4
n
B
a t
B
a C a
3 4.0425899
7
0.5664045
82
3.2141628
081
4.5220837
9
0.51220
551952 9 4.0425899
63
0.3599132
44
4.5323066
999
8.9935691
97
8.82401
23081
单位2
/s
m
1.4导杆机构的动态静力分析
设计数据
导杆机构的动静态分析
G4G6P y p J s4
N mm kg m2
220 800 9000 80 1.2 已知各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js4及切削力P的变化规律。
