牛头刨床课程设计124点位置说明书

1、机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床的设计机构位置编号：12,4方案号：1班级：25041001姓名：宋函卿学号：132013年1 月11 日目录一、 机构简介 2导杆机构的运动分析 2计算数据2二、设计(计算)说明书 51. 导杆机构的设计(1) 画机构的运动简图 6(2) 对位置12,4进行速度分析和加速度分析 8(3) 对位置12点进行动态静力分析 122. 凸轮机构的设计163. 齿轮机构的设计 21三、课程设计总结24四、参考文献 25、设计题B :牛头刨床牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。它的主要五大特点有:1、牛头刨床的工作台能左右回转角度，

2、工作台具有横向和升降的快速移动机构；用以刨削倾斜的平面，从而扩大了使用范围。2、刨床的进给系统米用凸轮机构，有10级进给量。改变走刀量，也非常方便。3、牛头刨床在走刀系统内装有过载安全机构，当由于操作不慎或者受到外力影响与切削超载时，走刀自行打滑，无损机件保证机床的正常运行。4、滑枕和床身导轨间以及具有速度的齿轮付和主要的滑动导轨面，均有油泵打出的润滑油进行循润滑。5、牛头刨床装有离合器及制动停车机构，所以在变换速度，启动机床及停车时，可不必切断电源，制动停车机构能使滑枕当离合器脱开时之惯性冲程量不大于10毫米。我的课设是方案一二、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1。

3、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。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有 一段约0.05H的空刀距离，见图1 , b）,而空回行

4、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。3b)图一：牛头刨床机构简图及阻力曲线图17三、设计数据万案单位符号内容导杆机构的运动分析导杆机构动态静力分析n2lo2o4lo2Alo4B旧Clo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg. m2一60380110540135270240502007007000801.1万案单位符号内容凸轮机构的设计齿轮机构的设计lo7Da&0&01&0"do5do3m12mo31aOmmommo

5、一151254075107510030063.520四、设计内容一、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：（1）做机构的运动简图（2）并作机构上12,4两位置的速度、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817点和终点所对应的位置，其余 2, 312等，是由位置1w2方向将曲柄圆周作12等分的位置。步骤：1）设计导杆机构。按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即 x-x

6、应位于B点所画圆弧高的平分线上。2）作机构运动简图。选取比例尺在 1号图纸上画出12,4两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中12位置用粗线画出。取滑块 6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1,按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置。 再作出开始切削和中止切削所对应的1'和8'两位置。共计14个机构位置。导杆机构的速度加速度图作图过程12号位置速度加速度分析:A点的速度分析图取构件3和4的重合点(A2, A3, A4)进行速度分析。对构件 2: VA2 = 3 2 - LO2A= (60X2 兀)/60x0.11=0.69 m/s对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，V

7、A3=VA2=0.69 m/s对构件 4 : VA4=VA3+VA4A3大小：？/?方向：± AO4 ± AO2/ AO4取速度极点P,速度比例尺v =0.01 (m/s) /mm。作速度多边形如下图所示。得：VA4 4 = VA4/ LO4AVA4A3VB4 =，4 X LO4BVB5 = V B4对构件 4 : VC5 =VB5+ VC5B5大小：？/?方向：/XX ± o4B ±CB取速度极点P,速度比例尺v =0.01 (m/s) /mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.6168 m/s位置12的加速度分析对构件 2: aA2 =W2 2

8、 LO2A =6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s 2对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，aA3= aA2=4.338 m/s 2对构件4: aA4= aA4n + aA4 T =aA3+aA4A3 k + aA4A3 r大小：? Cl42|O4A ?/力?方向：？ Br A± O4BAO2上O4B/O4B取加速度极点p',加速度比例尺a=0.01m/s2 /mm。k= aA4A32cO4 UA4 A3n-J. 4 巳、 .I 一41 AO 4作加速度多边形如下图所示。对构件 5: : ac5=aB5 n +大小：？ V方向：II xxBr O4tnT

9、aB5 +aC5B5 +aC5B5VV?± bo4± CBCr B取加速度极点 p',加速度比例尺a=0.01 (m/s2 /mm。 作加速度多边形如下图所示。得：“"=9.059m/s2E=9.059m/s2得出：V C = 0.6168 m/ s190得出：ac=9.0 59m/s 2（-）4号位置位置4的速度分析取构件3和4的重合点(A2, A3, A4)进行速度分析。对构件 2: VA2 = 3 2 - LO2A= (60X2 兀)/60x0.11=0.69 m/s对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副， VA3=VA2=0.69 m/s对构件

10、4 : VA4=VA3+VA4A3大小：？/?方向：± AO4 ± AO?/ AO4取速度极点P,速度比例尺v =0.01 (m/s) /mm。作速度多边形如下图所示。Qa0607得：VA4=0.0.67212m/s ,切 4 = VA4/ LO4A=0.67212/0.48633=1.382 rad/s（顺时针）VA4A3=0.15607m/s （A 指向 o2）VB4 =，4 X LO4B=1.382*0.54=0.74628 m/sVB5 = V B4= 0.74628m/s对构件 4 : VC5 =VB5+ VC5B5大小：？/?方向：/XX ± o4B

11、±CB取速度极点P,速度比例尺v =0.01 （m/s） /mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.74845 m/s位置4的加速度分析对构件 2: aA2 =W2 2 LO2A =6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s 2对构件3:构件3和构件2在A处构成转动副，aA3= aA2=4.338 m/s 2对构件4: aA4= aA4n +aA4 T =aA3+aA4A3 k+ aA4A3r大小：？G42|O4A ?VV?方向：？ Br A ± O4BAO2上O4B/O4B取加速度极点 p',加速度比例尺a=0.01 （m/s2 /mm。P C5

12、 61,7aA4A3 k 2cO4 IA4 A3=2*1.382*0.15607=0.4314 m/s 2叮 4 = , 2 l AO 4=1.382*1.382*0.48633=0.92889 m/s 2作加速度多边形如上图所示。得：= 0.5498m/s2 ,=1.1079m/s20.5498/0.48633=1.1305 -疚书奖*' 1.1305*0.54=0.61407 m/s 2' ： 弋 -1.382*1.382*0.54=1.03136m/s对构件 5 : ac5=aB5 n +aB5+aC5B5“+aC5B5 T大小:? V V V ?方向：/ xxBr O4

13、x BO4± CBCr B取加速度极点 p',加速度比例尺a=0.01 (m/s2 /mm。 作加速度多边形如上图所示。得：“'=0.6176m/s2"履=° r : =0.6176m/s2位置要求图解法结果1 2Vc ( m/s )0.6168ac( m/s2 )9.0594vc ( m/s )0.74845ac(m/s 2)0.6176二、导杆机构的动态静力分析已知：各构件的重量 G （曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心 的转动惯量J s4及切削力P的变化规律。要求：按表2所分配的第二行的一个位置，求各运动副中反作用力及曲

14、柄上所需的平衡 力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上。首先按杆组分解实力体，用力多边形法决定各运动副中的作用反力和加于曲柄上的平衡 力矩，将其分解为5-6杆组示力体，3-4杆组示力体和曲柄。取12号位置为研究对象：5-6 杆组示力体共受五个力，分别为G6 Fi6、R1& R45,其中R4命R16方向已知，大小未知，切削力P皆泌由方向，指向刀架，重力G侥日支座反力F16均垂直于质心，R45沿杆方向 由奇旨向B,惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选比例尺= （10N）/mm ,矢量图解法：已知 P=7000N, G6=700N，2&=ac5=9.059 m/sFI

15、6=- G6/g x ac=700/10 x 9.059=634N（向右）ZF= G6 + Fi6 + F45 +FrI6=。,方向大小 700/?F43GeGg JF45=640N ()Fri6= 695 N分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图所示,对3- 4杆组示力体分析已知：F54=-F45 = 640N（7）, G4=200N对。4点取矩得:F23=775NFx+ Fy+ G4+ F|4+ F23 +F54方向：/ V VM 4o4V V大小：？$/ k4BVF54G4FI4-FyF23Fx图解得：Fx=130NFy= 365N对曲柄分析Fri2 = F32=775NM=85

16、N#三、凸轮机构设计 凸轮机构的设计要求概述：1.已知摆杆9作等加速等减速运动，要求确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，将凸轮实际轮廓 凸轮机构的设计要求概述画在2号图纸上。该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。各数据如表：符号4 max1O9Ds中'【a】单位度mm度度数据15.125751075402.由以上给定的各参数值及运动规律可得其运动方程如下表:推程0V 2, Vo /2回程。+s< 4 <。+s+'o/2小=24*0 * /(25* 咒)小=兀 /12-24 ( 4 -17 咒 /36 ) 2/25 咒3 =96 4 /253 =-96 (4

17、 -17 兀 /36 ) 2/256 =192 兀 /256 =-192 兀 /25推程o /2o回程 o+s+'o/2< 4 vo+s+o小=兀 /12-24 (5 兀 /12- 4 ) 2/25小=24 ( 8 兀 /9- 4 ) 2/25 咒3 =96 (5兀 /12- 4 ) 2/123 =-96 (8 兀 /9- 4 ) 2/256 =-192兀/256 =192 兀 /253.依据上述运动方程绘制角位移 小、角速度3、及角加速度6的曲线:(1)、角位移曲线： 、取凸轮转角比例尺 号=1.25° /m而螺杆摆角的比例尺 号=0.5° /mnfc轴上截

18、 取线段代表，过3点做横轴的垂线，并在该垂线上截取 33/代表(先做前半部 分抛物线).做03的等分点1、2两点，分别过这两点做 小轴的平行线。 、将左方矩形边等分成相同的分数，得到点1,和2，。27 、将坐标原点分别与点1,，2，3,相连，得线段01，02/和03,，分别超 过1,2,3点且平行与W轴的直线交与1”，2”和3”. 、将点0，1 "，2 "，3H连成光滑的曲线，即为等加速运动的位移曲线的部分 后半段等减速运动的位移曲线的画法与之相似.角速度3曲线： 、选凸轮转角比例尺 I =1.25 ° /mm和角速度比例尺 叶=0.0837(rad/s)/mm，

19、 在轴上截取线段代表。 由角速度方程可得4 =4 o/2， 3 = 3 max，求得V换算到图示长度，3点处小= 0/2,故3 max位丁过3点且平行与3轴的直线.由丁运动为等加速、等减速，故连 接03,即为此段的角速度图，下一端为等减速连接3, 6即为这段角速度曲线。 其他段与上述画法相同，只是与原运动相反。角加速度曲线： 选取与上述相同的凸轮转角比例尺 =1.25 ° /mm和角加速度 比例尺6=0.8038(rad/s)/mm在轴上截取线段代表。 由角加速度方程求的角加速度6.因运动为等加速，等减速，故各段加速度值也相同，只是方向相反. 13段为加速段6为正值，6轴上取6做平行

20、丁 13的直线段即为1、3段的加速 度，其余各段与3做法相似。序号0123456789偏角0°1.875°7.5°13.125°15 °15°13.125°7.5 °1.875 °0°4作摆动从动件盘形凸轮轮廓设计：设计原理设计凸轮轮廓依据反转法原理。即在整个机构加上公共角速度（-3）（3为原凸轮旋转角速度）后，将凸轮固定不动，而从动件连同机架将以（一 3）绕凸轮 轴心逆时针方向反转，与此同时，从动件将按给定的运动规律绕其轴心相对机架 摆动，则从动件的尖顶在复合运动中的轨迹就是要设计的凸轮轮廓。

21、 设计凸轮轮廓：A、绘制凸轮的理论轮廓线既滚子轴心实际轮廓 将小一4曲线图（如图（1）的推程运动角和回程运动角个分成 4等份， 按式求个等分点对应的角位移值：小1= 1 1*11 小1=2*22/, ,的数 值见表（1）。 选取适当的长度比例尺 h定出O2和O9的位置(选取l=0.002m/mm)。以O2为圆心，以ro/妇为半径，作圆，再以以 O2为圆心，以rb/川为半径作基 圆。以O9为圆心，以l OgD/ s为半径，作圆弧交基圆与 Do (D °)。则O9D。 便是从动件的起始位置，注意，要求从动件顺时针摆动，故图示位置Do位于中心线°2°9的左侧。 以02为

22、圆心，以l Oo9。2少l为半径作圆，沿(-3)即为逆时针方向自O2O9 开始依次取推程运动角 0=75° ,远休止角s=10° ,回程运动角 o'=75和 远休止角s'=200° ,并将推程和回程运动角各分成 4等份，得091 ,092, 093 099各点。它们便是逆时针方向反转时，从动体轴心的各个位置。 分别以091 ,092, 093099为圆心，以l 09D/ e为半径画圆弧，它们与 基圆相交于 D i , D 2 , D 3D 9,并作ZDiO91D1, ZD 2°9rD 2分别 等于摆杆角位移 小1,小2,小3。并使091D

23、1= 091 D 1,O92D2= O92D 2, 则得D1 , D2,D9 (与D 9重合)各点，这些点就是逆时针方向反转时从动 件摆杆端滚子轴心的轨迹点。 将点D1 , D2,D9连成光滑曲线。连成的光滑曲线便是凸轮的理论轮廓， 亦即为滚子轴心的轮廓轨迹。B、绘制凸轮的实际轮廓： 在上述求得的理论轮廓线上，分别以该轮廓线上的点为圆心，以滚子半径为 半径，作一系列滚子圆。 作该系列圆的内包络线，即为凸轮的实际轮廓，如图。C、校核轮廓的最小曲率半径p min：在设计滚子从动件凸轮的工作轮廓时，若滚子半径rt过大，则会导致工作轮廓变尖或交义。在理论轮廓线上选择曲率最大的一点 E,以E为圆心作任意

24、半径的小圆，再 以该圆与轮廓的两个交点 F和G为圆心，以同样半径作两个小圆，三个小圆相 交于H、I、J、K四点；连HI、JK得交点C, WJ C点和长度CE可近似地分别 作为理论轮廓上的曲率中心和曲率半径 p min。由图可知，CE>rt,故该凸轮轮廓的最小曲率半径 p min符合要求。三、齿轮机构的设计:一、设计要求：计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以 2号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整 理说明书。1、齿轮机构的运动示意图 - 2、已知各数据如表:符号noZidodomu, 2m0 v 1n2Q单位r/minmmmmr/min度数据r1440 12010030063.56020 1、计算过

25、程：因为 no /n o =do /d。得n。=480r/min乙(20)Z2(80)分度圆直径（mm120480基圆直径（mm112.76451齿顶圆直径（mm132492齿根圆直径（mmi05465分度圆齿厚（mm9.429.42分度圆齿距（mmi8.84i8.84中心距300'""'no" / n 2 = Z2z1 / z”得 z2 = z z1no" / z1n2 . . Z2=80三、绘制啮合图齿轮啮合图是将齿轮各部分按一定比例尺画出齿轮啮合关系的一种图形.它可以直观的的表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数，并可借助图形做必要的分（

26、1）渐开线的绘制：渐开线齿廓按渐开线的形成原理绘制，如图以齿轮轮廓线为例，其步骤如下: 按齿轮几何尺寸计算公式计算出各圆直径：do” , do,b，d o”a, d o”f,画出 各相应圆，因为要求是标准齿轮啮合，故节圆与分度圆重合. 连心线与分度圆（节圆）的叫点为节点P过节点P作基圆切线，与基圆相切与Ni,则N iP即为理论啮合线的一段，也是渐开线发生线的一段. 将NiP线段分成若干等份：P1、12、23 根据渐开线特性 符0'=奇,圆弧长不易测得，可按下式计算Ni0弧所对应弦长Ni0'：NP i80代入数据：N0' = dxSin i b d 兀< b J按此弦长在基圆上取0点。 将基圆上的弧长Ni0分成同样等份，的基圆上的对应分点 i', 2 , 3 o 过，2 , 3'点作基圆的切线，并在这些切线上分别截取线段，使其iT' = ip、2'2'' = 2p 3'3'' = 3p 得3“ 诸点，光滑连接 01”, 2”, 3各点的曲线即为节圆以下部分的渐开线。 将基圆上的分点向左延伸