机械原理课程设计说明书牛头刨床的运动分析与设计

1、机械原理课程设计计算说明书设计题目：牛头刨床的运动分析与设计学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机自0901 指导教师： 2011年6月22日目 录1、前言 2、课程设计任务书 3、牛头刨床各机构的运动分析与评价 4、小结5、参考文献 前言此次课程设计是针对牛头刨床的运动分析与设计，设计中涉及导杆机构、凸轮机构和双摇杆机构，以及它们各自的运动分析。此课程设计应完成如下主要内容：1、 为提高工件的表面加工质量刨刀的使用寿命，刨削时刨刀应为匀速或近似匀速的运动；2、 为提高生产率，刨刀应快速返回，以减少非工段时间，即要求有急回特性，其行程速比系数应满足给定的值（k1.

2、4）；3、 刨刀行程h要达到所须的长度（约在300mm左右），刨刀每刨削一刀后返回时，工作台作横向进给，每次横向进给量应相同；4、 绘制该机构各部分的运动简图以及各部分的运动分析；5、 完成该机构（牛头刨床的运动分析与设计）的设计说明书。一、导杆机构的运动分析（一）已知条件、要求及设计数据1、已知：曲柄每分钟转速2。各构件尺寸,刨头移动导路的位置位于导杆端点所作圆弧高的平分线上。2、要求：作机构运动简图，作机构两个位置的速度、加速度多边形，并作出刨头一个运动循环的运动线图。3、设计数据：设计内容符号数据单位导杆机构的运动分析n260r/minl0204380mml02a110mml04b540

3、mmlbc0.25l04bmm（二）设计过程（1）作机构运动简图选取尺寸比例尺l=5mm/mm，作出做6和3两个曲柄位置的机构运动简图。图1（2）作速度分析根据已知条件，速度分析应由a点开始，并取重合点及进行求解。已知点的速度 其方向垂直于指向与转向一致。为了求，需先求得构件4上任意一点的速度，因构件3和构件4组成移动副，故可由两构件上重合点间的速度关系来求解。由运动合成原理可知，重合点有： 方向： 大小： ？ ？式中仅有两个未知量。取速度比例尺v=0.01(m/s/mm)，并取点p作为速度图极点，作其速度图如图2所示6点速度多边形图2所以 则 由运动合成原理可知，滑块6上c点的运动可认为是随

4、基点b作平动与绕基点b作相对转动的合成。故有： 方向： 大小： ？ ？其中，式中仅有两个未知量，并取速度点p作为速度图极点，作其速度图如图2所示，于是得： （3）作加速度分析加速度分析的步骤与速度分析相同，也应从点a开始且已知a点仅有法向加速度，即：，其方向沿ao2，并由a指向o2，点a4的加速度aa4由两构件上重合点间的加速度关系可知，有： 方向：ao4 大小： p ？ p p ？式中，为a4点相对于a3的科氏加速度，其大小为： 方向为将相对速度va3a4沿牵连构件4的角速度的方向转过之后的方向。而的大小为： 式中仅有两个未知量，故可用作图法求解，选取加速度比例尺a=0.03(m/s/mm)

5、并取为加速度图极点，作其加速度图如图3所示。6点加速度多边形 图3于是得： 滑块6上c点的运动可认为是随基点b作平动的与绕b作相对转动的合成，故有： 方向： 大小： ？ p p p ？式中，ab的大小和方向可用加速度投影定理求解。因构件4上a、o4两点的加速度已知，如图3所示。当做出后，由即可求得b点位置和ab大小， 取点为加速度图极点，依次作其及加速度图，如图3所示，于是得： 按照上述步骤，绘制3点的速度、加速度多边形图，如下图所示：3点的速度多边形图4 方向： 大小： ？ ？所以 则 方向： 大小： ？ ？其中 3点的加速度多边形图5 方向：ao4 大小： p ？ p p ？式中，为a4点

6、相对于a3的科氏加速度，其大小为： 方向： 大小： ？ p p p ？ 综上速度、加速度值表如下：大小方向大小方向66.280.69080.580.671.3118顺时针5.320.8002.134.06顺时针36.280.69080.610641.247顺时针4.3380.6981.51.54顺时针单位l/sm/sl/sm/s2rad/s（4）计算机构的行程速比系数，由机构运动简图可得， 所以 图6图7 （5）如图7所示左极限位置的传动角最小，由图得此处的压力角为3，所以 图8二、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（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

7、，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凸轮机构设计max15loqd125mm4075s1075r045mmlo2o9145mm（二）设计过程选取比例尺，作图l=2mm/mm。1、取任意一点o2为圆心，以作基圆；2、再以o2为圆心，以为半径作转轴圆；3、在转轴圆上o2右下方任取一点o9;4、以o9为圆心，以为半径画弧与基圆交于d点。o9d即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近

8、休，这四个阶段。再以对推程段等分、对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用a进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径：先用目测法估计凸轮理论廓线上的的大致位置（可记为a点）；以a点位圆心，任选较小的半径r作圆交于廓线上的b、c点；分别以b、c为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于d、e、f、g四个点处，如下图

9、9所示；过d、e两点作直线，再过f、g两点作直线，两直线交于o点，则o点近似为凸轮廓线上a点的曲率中心，曲率半径；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径 。图9（2）凸轮滚子半径的选择（rt）凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑：几何因素应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于 15mm。对于凸轮的凸曲线处，对于凸轮的凹轮廓线（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮上的凸曲线，则应用公式：；力学因素滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取及。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为rt=10mm。得到凸轮实际廓线，如

10、图10所示。三、铰链四杆机构的设计（一）已知条件、要求及设计数据1、已知：机架尺寸lo9o11、主动杆9的摆角max，从动杆11的摆角max。2、要求：确定铰链四杆机构的尺寸，以保证主、从动杆对应的角位移。3、设计数据设计内容符号数据单位双摇杆机构设计max15。max6。l09011400mm（二）设计过程选取比例尺，选取连架杆的长度为40mm。运用反转法设计，在图上任意画一条直线，以为起点作，再将顺时针应旋转到o9e2处；以o11为起点作o11垂直线然后左右各做线为。以为圆心为半径画弧，再以o11为圆心 o11为半径画弧，交点为e做e e2的垂直平分线，在与连接于f点。则即为所求的四杆机构。（如图11所示） 图11小结 通过对牛头刨床的运动分析与设计，根据机构运动特性和传力特性,现对牛头刨床作出如下评价： 1、行程大小，即主动件位于两侧极限为止时，刨刀行程h在所须的长度（约在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回时，工作台做横向进给，每次横向进给量相