机械原理课程设计(牛头刨床)

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1、机械原理课程设计计算说明书设计题目： 牛头刨床设计 学校： _ 院（系）： 机械工程系 班级：_班 姓名： _学号： _指导教师： _时间：2 月 30 日至 6 月 12 日 共两周2012 年 2 月 21日前言机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于：（）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。（）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。（）使学生

2、得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。（）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。（5）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、飞轮机构凸轮机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮；或对各机构进行运动分析。目录：1、 课程设计任务书2 (1)工 作 原 理 及 工 艺 动 作 过 程 2(2)原始数据及设计要求 3 2、 设计（计算）说明书3（1）画机构的运动简图 3（2）机构运动分析6对位置

3、11 点进行速度分析和加速度分析6对位置 7点进行速度分析和加速度分析8（3）对位置 7点进行动态静力分析113、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计124、参考文献 165、 心 得 体会 166、附件17一 、 课 程 设 计 任 务 书1. 工 作 原 理 及 工 艺 动 作 过 程牛 头 刨 床 是 一 种 用 于 平 面 切 削 加 工 的 机 床 。 刨 床 工 作 时 , 如图(1-1 ）所示，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

4、度 较 低 并 且 均 匀 ； 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 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 。 切削阻力如图(b）所示。O2AO4xys6s3Xs6C BYs6234567n2 Fr YFr图（1-1）F rx0 . 0 5 H 0 . 0 5 HH( b )2 原 始 数 据 及 设 计 要 求设计内容导杆机构的运动分析符号 n2

5、 42OLA2BOL4C4SOL6Sx6Sy单位 r/min mm方案II64 350 90 580 0.3 BO40.5 BO4200 50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 。二 、 设 计 说 明 书 (详

6、 情 见 A1 图 纸 )1画机构的运动简图1、以 O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出 O2点，B 点，C 点。确定机构运动时的左右极限位置。 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、 312 等 ， 是 由 位 置 1 起 ， 顺 2 方 向 将 曲 柄 圆 作12 等 分 的 位 置 （ 如 下 图 ） 。取 第 方 案 的 第 11 位 置 和 第 7位 置 （ 如 下 图 ） 。、机构运动分析（1）曲柄位置“11

7、”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“11”进行速度分析。因构件 2 和 3 在 A 处的转动副相连，故 VA2=VA3，其大小等于 W2lO2A，方向垂直于 O2 A 线，指向与 2 一致。2=2n2/60 rad/s=6.702rad/sA3=A2=2lO2A=6.7020.09m/s=0.603m/s（O 2A）取构件 3 和 4 的重合点 A 进行速度分析。列速度矢量方程，得 A4= A3+ A4A3大小 ? ?方向 O 4B O 2A O 4B取速度极点 P，速度比例尺 v=0.02(m/s)/mm ,作速度多边形如图 1-2图 1-2取 5 构件作为研

8、究对象，列速度矢量方程，得 C = B + CB大小 ? ?方向 XX( 向右) O 4B BC取速度极点 P，速度比例尺 v=0.02(m/s)/mm, 作速度多边行如图 1-2。Pb=P a4O4B/ O4A=68.2 mm则由图 1-2 知， C=PCv=0.68m/s 加速度分析：取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件 2 和 3 在 A 点处的转动副相连，故 = ,其大小等于 22lO2A,方向由 A 指向 O2。anA232=6.702rad/s, = =22lO2A=6.70220.09 m/s2=4.042m/s2nA取 3、4 构件重合点 A 为研究对象，列加速度矢量方程得

9、：aA4 = + a A4= a A3n + a A4A3K + aA4A3vnA4大小: ? 42lO4A ? 2 4A4 A3 ?方向： ? BA O 4B AO 2 O 4B（向右） O 4B（沿导路）取加速度极点为 P, 加速度比例尺 a=0.05（m/s 2）/mm,=42lO4A=0.041 m/s2 aA4A3K=24A4 A3=0.417 m/s2anAaA3n=4.043 m/s2作加速度多边形如图 1-3 所示图3则由图 1-3 知, 取 5 构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac= a B+ acBn+ a cB大小 ? ?方向导轨 CB BC由其加速度多边形如图 13

10、 所示,有ac =p ca =3.925m/s2（2）曲柄位置“7 ”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“7 ”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“” 。取构件 3 和 4 的重合点 A 进行速度分析。列速度矢量方程，得A4= A3+ A4A3大小 ? ?方向 O 4B O 2A O 4B取速度极点 P，速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图 1-4。图4Pb=P a4O4B/ O4A=39.3 mm则由图 1-4 知，取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程，得C5 = B5+ C5B5大小 ? ?方向导轨(向右) O 4B BC其速度多边形如

11、图 1-4 所示，有C=PCv=3.75m/s取曲柄位置“7 ”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“3”.取曲柄构件 3 和 4 的重合点 A 进行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4= a A4n + a A4 = a A3n + a A4A3k + a A4A3大小 ? 42lO4A ? 2 4A4 A3 ?方向 ? BA O 4B AO 2 O 4B（向右） O 4B（沿导路）取加速度极点为 P,加速度比例尺a=0.05（m/s 2）/mm ,作加速度多边形图 1-5图 1-5则由图 15 知， =42lO4A=0.176 m/s2 aA4A3K=24A4 A3=0.718 m/s2a

12、nAaA3n=4.043 m/s2用加速度影象法求得a B = a A4 lO4B/lO4A=4.35m/s2 取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC = a B+ a CBn+ a CB大小 ? ?方向 导轨 CB BC其加速度多边形如图 15 所示，有aC = pCa = 4.3m/s2、机构动态静力分析取“7 ”点为研究对象，分离 5、6 构件进行运动静力分析，作,组示力体如图 16 所示。图 16已知 G6=800N，又 ac= 4.3m/s2,可以计算i6=- （G 6/g）a c =-（800/9.8）4.3=-351N又 F=P+G6+Pi6+N45+N16=0，作为多

13、边行如图 1-7 所示，N=80N/mm。图 1-7由图 1-7 力多边形可得： N45,N16分离 2，3 构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 1-8 所示，在图中，由三力汇交定理得：图 1-8代入数据， 得 N23=12720N 作力的多边形如图 1-9 所示， N=80N/mm。 图 1-9对曲柄 2 进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩如图 1-10 所示，图 1-10三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见 A3 图纸）（一）已知条件、要求及设计数据1、已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角 ，远休止角 s，回程运动角 ，如图 8 所示，摆杆长度 lO9D，最大摆角 max，许用压力角 （见下表） ；凸轮与曲柄共轴。2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径 T，画出凸轮实际廓线。3、设计数据：设计内容 符号 数据 单位 max 15 lOqD 135 mm 38 70 S 10 70 r0 45 mm凸轮机构设计lO2O9 150 mm（二）设计过程选取比例尺，作图 l=1mm/mm。1、取任意一点 O2 为圆心，以作 r0=45mm 基圆；2、再以 O2 为圆心，以 lO2O9/l=150mm 为半径作转轴圆；3、在转轴圆上 O2 右下方任取一点 O9;4、以 O9 为圆心，以 lOqD/