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1、目 录 一、课程设计的目的与要求3二、设计正文1.设计题目.32.牛头刨床机构简介.33.机构简介与设计数据.44. 设计内容.5三、 体会心得.15四、 参考资料.16 附图 1： 导杆机构的运动分析与动态静力分析 一、课程设计的目的和任务1、目的机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的
2、分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。2、任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。二、设计正文：1、设计题目：牛头刨床1）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在 1.4 左右。2）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。3）曲柄转速在 60r/min,刨刀的行程 H 在 300mm 左右为好，切削阻力约为 7000N，其变化规
3、律如图所示。2、牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图 4-1。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 与棘轮带动螺旋机构（图中未画） ，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
4、作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约 5H 的空刀距离，见图 4-1，b） ，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，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。3、机构简介与设计数据 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
5、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。2）设计数据设计数据设计数据设 计内 容导 杆 机 构 的 运 动 分 析 导杆机构的动态静力分析符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6
6、G4 G6 P YP JS4单位 r/min mm N mm kgm2 60 380 110 540 0.25L04B0.5L04B240 50 200 700 7000 80 1.1方案 64 350 90 580 0.3L04B0.5L04B200 50 220 800 9000 80 1.2 72 430 110 810 0.36L04B0.5L04B180 40 220 620 8000 100 1.24、设计内容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 所作的圆弧高的平分线上。要求：做机构的运动简图，并作机构两位置的
7、速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在 1 号图纸上。曲柄位置图的作法为取 1 和 8为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1 和 7为切削起点和终点所对应的位置，其余 2，312 等，是由位置 1 起顺 v2方向将曲柄圆周作 12 等分的位置。1、选择表中方案。2、曲柄位置“2”做速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“2”进行速度分析。取构件 3 和 4 的重合点 A 进行速度分析。有 2=23.1464/60=6.698666667 rad/s 其转向为顺时针方向。A3=A2=2lO2Al =6.698666667900.001=
8、0.60288 m/s 方向: AO 2列速度矢量方程，得A4 = A3 + A4A3大小 ? ?方向 O 4A 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。图 1-1则由图 1-1 知，A4=pa4v=28.505002640.01 m/s =0. 2850500264 m/s 方向 pa 4A4A3=a3a4v=53.057555780.01m/s=0.5305755578m/s 方向 a3a 44=A4/ lO4Al =0. 2850500264/0.38342033151 =0.74344003rad/s其转向为顺时针方向。B5=B4=
9、4lO4Bl =0.74344003580=0.4311952229m/s 方向 pb 5 取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程，得C = B5 + CB5大小 ? ?方向 XX O 4B BC其速度多边形如图 1-1 所示，有C=pcv=41.697037480.01 m/s =0.4169703748m/s 方向 pcCB5=b5cv=9.77660080.01 m/s =0.0997766008m/s 方向 b5c取曲柄位置“2”进行加速度分析.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 A4t = a A3 + a A4A
10、3k + a A4A3r大小 ? ? ?方向 ? AO 4 O 4B AO 2 O 4B（向右）O 4BaA4n=42lO4Al=0.7434400320.38342033151=0.21191759747m/s2 a A3=22lO2Al =6.6986666672900.001=4.03849216039m/s2aA4A3k=24A4A3=20.743440030.5305755578=0.78890221721m/s2 方向 a3k取加速度极点为 P,加速度比例尺 a=0.1（m/s 2）/mm ,作加速度多边形图图 1-2则由图 12 知，a A4t=n1 a4a =27.703055
11、250.1 =2.770305525m/s2 方向 n1 a 4a A4A3r = ka4a=16.963431760.1 =1.696343176m/s2 方向 k a 44=a A4t / lO4Al = 2.770305525/0.38342033151rad/s2 =7.2252441965rad/s2其转向为顺时针方向。a A4 = pa4a = 27.783991380.1 m/s2 =2.778399138m/ s2 方向 p a 4a A4A3=a3a4a=18.708144960.1=1.870814496 m/s2 方向 a3a 4取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，
12、得aC= aB5 n + aB5 + aCB5n+ aCB5大小 ? ?方向 xx BA AB CB BCaB5n=42lO4Bl=0.7434400325800.001=0.32056778535m/s2 方向 pnaB5=aA4tlO4B/lO4A=2.770305525580/383.42033151=4.19064163387m/s2方向 na B5aCB5n=CB52/lBCl=0.09977660082/0.174=0.054932139771m/s2 方向 aB5n其加速度多边形如图 12 所示，有a B5 = paB5a = 42.028848440.1 m/s2 = 4.20
13、2884844m/s2aCB5t= nCa =6.414736060.1 m/s2 =0.641473606m/s2 方向 ncaC= pCa = 40.994716420.1 m/s2 = 4.099471642 m/s2 方向 p C总 结 2 点 的 速 度 和 加 速 度 值 以 速 度 比 例 尺 =(0.01m/s)/mm 和 加 速 度 比 例 尺a=(0.01m/s)/mm 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 1-2， 1-3， 并 将 其 结 果 列 入 表 格 （ 1-2）位 置 未 知
14、量 结 果VA40. 2850500264 m/s VC0.5305755578m/saA0.641473606 m/s2 2ac4.099471642m/s22）导杆机构运动分析a、曲柄位置“4”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“4”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 2lO2A，方向垂直于 O2 A 线，指向与 2 一致。2=2n2/60 rad/s=6.702064213rad/sA3=A2=2lO2A=6.702064213*0.09m/s=0.603185779m/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 4A 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 1-2 则由图 1-2 知， A4= v=59.029003420.01 =0.5902900342m/s4PaA4A3= v=12.405949980.01=0.1240594998m/s43a由速度影像定理求得，B5=B4=A4O4B/ O4A=0.7824020877m/s又 4=A4/ lO4A=1.348969135rad/s取 5 构
