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1、word机械原理课程设计计算说明书课题名称：牛头刨床刨刀的往复运动机构某某：院别：工学院学号：专业：机械设计制造与其自动化班级：机设1201指导教师：2014年6月7日工学院课程设计评审表学生某某专业机械设计制造与其自动化年级2012级学号设计题目牛头刨床刨刀的往复运动机构评价内容评价指标评分权值评定成绩业务水平有扎实的根底理论知识和专业知识；能正确设计机构运动方案或正确建立数学模型并运用matlab进展仿真；对所设计机构的特定位置进展运动分析和动态静力分析。独立进展设计工作，能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理设计数据；能对课题进展理论分析，得出有价值的结论。40论文设计说明
2、书、图纸质量论述充分，结论严谨合理；设计方法正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规X，图表完备、整洁、正确；图纸绘制符合国家标准；计算结果准确；工作中有创新意识；对前人工作有改良或突破，或有独特见解。40工作量、工作态度按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20合计100指导教师评语目 录一 设计任务书41.1 设计题目 .41.2 牛头刨床简介 41.3 牛头刨床工作原理41.4 设计要求与设计参数 61.5 设计任务 7二导杆机构的设计与运动分析8 2.1 机构运动简图8 2.2 机构运动速度多边形9 2.3 机
3、构运动加速度多边形 11三导杆机构动态静力分析14 3.1 静态图14 3.2 惯性力与惯性力偶矩 14 3.3 杆组拆分与用力多边形和力矩平衡求各运动反力和曲柄平衡力15心得与体会 21参考文献 .22 一、设计任务书1.1 设计题目：牛头刨床刨刀的往复运动机构1.2 牛头刨床简介：牛头刨床外形图牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装
4、工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。1.3 牛头刨床工作原理：牛头刨床是一种刨削式加工平面的机床，图1所示为较常见的一种机械运动的牛头刨床。电动机经皮带传动和两对齿轮传动，带动曲柄2和曲柄相固结的凸轮转动，由曲柄2驱动导杆23456，最后带动刨头和刨刀作往复运动。当刨头右行时，刨刀进展切削，称为工作行程。当刨头左行时，刨刀不切削，称为空回行程。当刨头在工作行程时，为减少电动机容量和提高切削质量，要求刨削速度较低，且接近于匀速切削。在空回行程中，为节约时间和提高生产效率，采用了具有急回运动特性的导杆机构。此外，当刨刀每完成一
5、次刨削后，要求刨床能利用空回行程的时间，使工作台连同工件作一次进给运动，以便于刨刀下一次切削。为此，该刨床采用凸轮机构，双摇杆机构经棘轮机构和螺旋机构图中未示出，带动工作台作横向进给运动。ABCxys5s3Xs5EDYS5123756n1FrYFr4图1牛头刨床机构简图HHHScFmaxF图2刨刀阻力曲线图3 曲柄位置图1.4 设计要求与设计参数：设计要求：1、绘图问题A1图纸一X，A1图纸1X，绘图工具一套。2、绘图要求作图准确，布置匀称，比例尺适宜，图面整洁，线条尺寸应符合国家标准。3、计算说明书要求计算程序清楚，表示简要明确，文字通顺，书写端正。 设计参数：设计内容符号数据单位导杆的运动
6、分析n160lAC380lAB110lCD540lDElCDLCs3lCDxs5240ys550导杆机构动态静力计算G3200G5700Fr7000yFr80Js31.5 设计任务：用图解法对牛头刨床的连杆机构进展运动分析和动力分析。要求画出A1图纸一X，A2图纸一X，写出计算说明书一份。二、导杆机构的设计与运动分析2.1 机构运动简图：图2-1 机构运动简图1.选方案，在连杆机构中，曲柄有30个连续等分130个位置见图3，选取4位置进展设计与运动分析，取长度比例尺=.2.取构件2和导杆3垂直即构件5在最左方时为起始位置1，用量角器量取4-112=36度，两个工作行程的极限位置1和，E点两极限
7、位置如图虚线，极限位置距离h=312mm，机构运动简图如图2-1所示。2.2机构运动速度多边形： 图2-2 机构运动速度多边形 根据机构运动简图，进展速度分析：根据同一构件上相对速度原理列速度矢量方程式，得：B3=B3B2+B2大小 ? ? 方向 CBBCAB计算：n=60r/min=1r/s,=2n=2rad/s,B2=lAB=2rad/sm/s速度多边形：在图上任取速度极点P，速度比例尺v【=B2/Pb1m/s/120】06(m/s)/mm，过点p作直线pb1长度为120垂直杆AB代表B2的方向线，过点p作垂直杆CB的直线，代表B3；再过点b1作直线平行于BC，代表B3B2的方向线，这两方
8、向线交点为b3，如此矢量pb3和b1b3分别代表B3和B3B2，其大小分别为：B3=vpb3=06(m/s)/mmm/sB3B2=vb2b3=06(m/s)/mmm/s.根据影像相似原理求出D: CB/CD=pb3/pd,即,解得pd=78，D=vpd=06(m/s)/mm78=0.468 m/s方向在pb3的延长线上。再根据同一构件上相对速度原理列速度矢量方程式，得E=ED+D大小 ? ? 方向 导路EDCD速度多边形：pd=78，方向在pb3的延长线上，再过点P作水平线代表点E的速度方向，再过点d作杆ED的垂直线，这两方向线交于点e，如此矢量pe和de分别代表E与ED，其大小分别为：E=v
9、pe=06(m/s)/mmm/sED =vde=06(m/s)/mmm/s因为4位置为工作行程，故刨头在此过程中匀速即：S5=E，根据重心得加速度影像相似原理求出S3： CS3/CD=PS3/Pd即67.5/135=PS3/78，解得PS3=39，S3=vPS3=06(m/s)/mm39=0.234 m/s 方向在Pd上，机构运动速度多边形如图 2-2所示。2.3 机构运动加速度多边形：由理论力学可知，点B3的绝对加速度与其重合点B2的绝对加速度之间的关系为anB3 +atB3 = aB2+akB3B2+arB3B2方向 B3C B3C B2A B3C B3C大小?23VB3B2 ?计算:由图
10、2-1 结构运动简图得:lB3C=106.50.004m/mm=426=0.426m ；由图2-2 机构运动速度多边形求出:VB3=vpb3=0.06(m/s)/mm62mm=0.37m/s;3=v3/lb3c=(0.37m/s)/(0.426m)=0.87rad/s; 故anB3=23lB3C=(0.87rad/s)22=2n=2rad/s； lAB 故 aB2=2rad/s22由图2-2机构运动速度多边形求出:VB3B2=vb2b3=0.006(m/s)/ 故 akB3B2=23VB3B2 =2m/s2在一般情况下，arB3B2=anB3B2atB3B2,但是目前情况下，由于构件2和构件3
11、组成移动副，所以anB3B2=0，如此arB3B2=atB3B2，其方向平行于相对移动方向；akB3B2是哥氏加速度，对于平面运动之内，akB3B2=23VB3B2哥氏加速度akB3B2的方向是将VB3B2沿2的转动方向转90度即图2-3中的bk的方向)，在上面的矢量方程式中只有atB3和arB3B2的大小为未知，故可用图解法求解。加速度多边形：从任意极点连续作矢量b2120mm和b2k代表aB2和akB3B2，其加速度比例尺ua=aB2/b2=0.036m/s2/；再过作矢量b3代表anB3 ，然后过k作直线kb3平行于线段CB3代表arB3B2的方向线，并过点b3作直线b3b3垂直于线段C
12、B3 ，代表atB3的方向线，它们相交于点b3，如此矢量b3便代表 aB3。机构运动加速度多边形如图2-3所示。 图2-3 机构运动加速度多边形由机构运动加速度多边形可求出：atB3=b3b3ua =72.5 0.036m/s2m/s2； arB3B2=kb3ua=550.036m/s2m/s2再根据加速度影像相似原理，得：CB/CD=b3/d3 即106.5/135=72.5/d3 解得d3=93；CS3/CD=S3/d3 即67.5/135=S3/93 解得S3 =46.5；故aD3=d3ua=930.036m/s2m/s2；as3=S3ua=46.50.036m/s2m/s2因此位置为工作进程，故E点和重心S5点匀速前进，故无加速度。.三导杆机构动态静力分析3.1 静态图 图3-1 机构位置状态图3.2 惯性力与惯性力偶矩 ：因重心S5无加速度，故S5点无惯性力Fi与惯性力偶矩Mi；下面求重心S3的惯
