4 牛头刨床导杆机构分析
?.05H恼如图1-1 牛头刨床的简图所示，
?嚯?¤?è|F??俣笮??椽肇刑?诵剔 ?è|Ｚ俣肇刑??8?乃 牛头刨床是的一往种复靠直刀线作具运台动的以间及歇加工运工动机面。图为其参考示意图。电动机通过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。刨床工作时刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。
按照图1-2 牛头刨床的参考示意图所示，画出原方案的简图如下：
切削
图4-1 牛头刨床原方案简图
4.1 其他方案与原方案的对比分析
（a） (b)
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(c)
图4-2 三种执行机构的方案简图
（a）：因为其自由度F?3?5?2?7?15?14?1，机构具有确定的运动。此方案以滑块机构替代转动机构，增加了摩擦，以曲柄机构带动的刨刀需加一个较大的力，动力性能较差。
（b）：因为其自由度F?3?5?2?7?15?14?1,机构具有确定的运动。其冲击振动较大，零件易磨损，维护较难，对设备要求较高，导致成本增加。 （c）：因为其自由度F?3?5?2?7?15?14?1, 机构具有确定的运动。与原方案相比，结构同样简单，但由于此方案中刨头会受到曲柄转动时向上的力，不利于力的传动。
4.2 导杆机构的方案确定 就原方案而言：
1. 机构具有确定运动，自由度为F?3n?(2Pl?Ph)?3?5?(2?7?0)?1，曲柄为机构原动件；
2. 刨刀通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构实现往复移动，实现切削功能，能满足功能要求
3. 对于牛头刨床的工作性能。牛头刨床工作行程中，刨刀行动速度较慢，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数的要求；
4. 传递性能，传动性能好，能承受较大的载荷，传动间隙较大； 5. 动力性能，传动平稳，工作过程中冲击震动较小；
6. 牛头刨床的结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易；
7. 在经济成本性方面，无特殊复杂的工艺和设备要求，成本较低 故我们综合各方面的因素可以选择原方案的执行机构设计。 4.3 导杆机构的运动尺寸 选择原始分析数据：
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表4-1 选择第一组数据进行分析
导杆机构运动分析 转速 机架工作行程 行程速比系数H/mm K 连杆与导杆之比 导杆机构动态静力分析 工作导杆滑块导杆4阻力质量质量质心转动Fmax/N m4 m6 惯量Js4(kg?m2)n2（r/min） lo2o4/mm lBC/lo4B 48
4.3.1 导杆的机构尺寸
根据行程速比系数K与极位夹角?的关系公式：
380 310 1.46 0.25 4500 20 70 1.1 ??180??k?1k?1 （4-1）
由原始数据知，行程速比系数K=1.46，机架lO2O4?380mm，工作行程H?310mm 则代入数据经过计算得，原动件杆4的极位夹角： k?11.46?1??180???180???33.66?
k?11.46?1由三角形的正弦函数定理得曲柄2的长度：
?33.66? lO2A?lO2O4sin?380mm?sin?110.02mm （4-2）
22导杆4的长度是：
H310mm lO4B???535.34mm （4-3）
?33.662sin2sin22连杆5的长度：
lBC?lO1B?0.25?133.84mm （4-4）
最终算出各尺寸， 运用AutoCAD画出机构简图
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图4-3 机构简图
4.4 导杆机构的运动分析 4.4.1 速度分析
图4-4 机构左右极限简图
机构的左右极限位置用红色实线表示，一般位置用黑实线表示，A点是速度
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分析开始点，取A2，A3，A4为重合点进行求解。 已知曲柄的转速w2?2?n2，所以A2点的速度为：
vA3?vA2??2lO2A?2?n22?48??lO2A??110.02?0.55m/s （4-5） 6060其方向垂直于O2A,指向与n2的转向一致。 由运动合成原理可知，重合点A2及A3有
vA4?vA3?vA4A3 （4-6）
方向：?O4A ?O2A ∥O4A 大小： ? √ ?
取极点p，按比例尺?v?0.05(m/s)/mm作与机构简图绘在同一图样上的速度图，如图3-2所示：
图4-5 速度图
利用公式和各个值之间的关系可以求出构件4（3）的角速度w1和构件4上B点的速度vB以及构件4与构件3上重合点A的相对速度vA4A3。由于
vA4??vpa4?0.05?9.938m/s?0.50m/s （4-7）
可以求出导杆4角速度
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