牛头刨床机械原理课程设计9点和2点+牛头刨床机械原理课程设计2点和8点

精密仪器设计基础课程设计题目牛头刨床班级姓名学号指导教师

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：（１）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。（２）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。（３）使学生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。（４）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。

目录概述1.1、课程设计的任务―――――――――――――――11.2、课程设计的目的―――――――――――――――11.3、课程设计的方法―――――――――――――――1牛头刨床简介及工作原理2.1机构简介―――――――――――――――――――22.2牛头刨床机构工作原理―――――――――――――3第3章牛头刨床的运动分析3.1设计数据―――――――――――――――――――43.2曲柄位置的确定――――――――――――――――53.3机构的运动分析――――――――――――――――5第4章牛头刨床的静力分析4.1机构的静力分析――――――――――――――――10第5章凸轮机构的设计―――――――――――――――15参考文献―――――――――――――――――――――20第1章概述1.1课程设计的任务机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知识，特别是机械原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训练，是该课程的一个重要实践环节。其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力，用创新思想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。培养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析，学会按任务进行调研、实验、查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。在此基础上初步掌握计算机程序的编制，并能用计算机解决工程技术问题。学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。1.2课程设计的目的（1）按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终确定所选最优设计方案（2）确定杆件尺寸（3）绘制机构运动简图；（4）对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度、加速度；构件的角位移、角速度、角加速度。列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线；速度与原动转角曲线；加速度与原动件转角曲线（5）根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮（6）根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺寸计算，绘制齿轮啮合图。按间歇运动要求设计间歇运动机等等（7）要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸（8）编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书1.3课程设计的方法机械原理课程设计的方法，大致可分为图解法和解析法两种，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；解析法精度高，且可对各个位置进行迅速分析计算，但需要有效方便的计算软件。随着计算机呃普及，计算绘图软件增多，图解法除了用人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图解设计分析计算，他的精度也可随之提高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提倡的方法。第二章牛头刨床简介及工作原理2.1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。刨刀每次削完一次，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，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。图1-12.2牛头刨床机构工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。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1-2-3-4-5-6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，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，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。第三章牛头刨床的运动分析3.1设计数据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。设计内容导杆机构的运动分析符号n2LO2O4LO2ALo4BLBCLo4s4xS6yS6单位r/minmm方案Ⅱ64350905800.3lo4B0.5lo4B200503.2曲柄位置的确定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、3…12等，是由位置1起，顺ω取第Ⅱ方案的第2位置和第9位置（如下图）3.3机构的运动分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/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1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-表格1-1位置未知量方程2和9号位置VA4υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥OVCυC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BCaAaA4=+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:ω42lO4A?√2ω4υA4A方向：B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B（沿导路）acac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ大小?√√?方向∥XX√C→B⊥BCVc=0.4169272525m/saCVc=0.4169272525m/saC=4.137861508m/s2由图解得：Vc=0.4169272525m/s2号位置加速度图由图解的：aC=4.137861508m/s2Vc=Vc=0.6305463m/sac=8.82411923m/s2由图解得：Vc=0.6305463m/s9号位置加速度图：图1-7有图解得：ac=8.82411923m/s2表格（1-2）位置要求图解法结果2vc（m/s）0.4169272525ac(m/s²)4.1378615089vc（m/s）0.6305463ac(m/s²)8.82411923各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3项目位置ω2ω4VAVBVc26.702064321.23035810.531600270.285016220.4169272596.7020643281.107913370.324856850.6425897530.6305463单位r/sr/sm/s表1-4项目位置24.042589970.04988621924.380483730.0169435911.855180566.7584372694.042589970.3599132484.532808720.1114611911.250356468.82411923单位FF45=AB·μN=923.6688×10N=9236.688NFR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313NX=0.6871m第4章牛头刨床的静力分析4.1机构的静力分析取“2”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─6所示，μｌ=4。图1—6已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.37917m/s2,那么我们可以计算FI6=-G6/g×ac=-800/10×4.37917=-350.3336N又ΣF=P+G6+FI6+F45+FRI6=0，作为多边行如图1-7所示，µN=10N/mm。FFI4=-G4/g×as4=-220/10×3.5424N=-77.9346NMS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148N·m=-14.6577N·mF24=14992.77888N图1-7由图1-7力多边形可得：F45=AB·µN=923.6688×10N=9236.688NFR16=AD·µN=126.7313×10N=1267.313N在图1-6中，对c点取距，有ΣMC=-P·yP-G6XS6+FR16·x-FI6·yS6=0代入数据得x=0.6871m分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，图1-8F24=14992.77888NFO4F24=14992.77888NFO4=572.97818×10N=5729.7818N：F54=-F45=9236.688N，G4=220NaS4=aA4·lO4S4/lO4A=4.3794×290/358.5136m/s2=3.5424m/s2,由此可得：FI4=-G4/g×aS4=-220/10×3.5424N=-77.9346NMS4=-JS4·αS4=-1.2×12.2148N·m=-14.6577N·m在图1-8中，对O4点取矩得：ΣMA=G4×0.07276+FI4×0.9680×0.28072+M+F5×0.9987×0.56109-F24×0.99946×0.34414=0代入数据，得F24=14992.77888N又ΣF=F54+F24+FI4+G4+Fo4=0,作力的多边形如图1-9，µN=10N/mmFO4=572.97818×10N=5729.7818NM=45.29918N·MFO4=572.97818×10N=5729.7818NM=45.29918N·M由图1-9可得：FO4=572.97818×10N=5729.7818N图1-10由图1-10可知，µL=1，h2=3.0214mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F42×h2=0即M=45.29918N·M第5章凸轮机构的设计设计内容符号数据单位凸轮机构设计ψmax15°lO9D135mm[α]38°Ф70°ФS10°Ф′70°r061mmlO2O9148mm凸轮轮廓曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-w，使其绕轴心O转动。这是凸轮于推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其机架O点以角速度-w绕轴心O转动，一方面又在绕机架O点作匀加速摆动。这样，推杆在这种复合运动中，其滚子中心运动的轨迹即为凸轮的理论轮廓线。以理论轮廓线上一系列点为圆心，以滚子半径r为半径，作一系列的圆，在作此圆族的包络线，即为凸轮的工作廓线。1、取任意一点O2为圆心，以r0作基圆，再以O2为圆心，以r=148mm为半径作转轴圆，在转轴圆上O2左上方任取一点O9。2、以O9为圆心，以135mm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，再逆时针方向旋转画的圆弧，再把圆弧按0、1、4、9、4、1、0分成6份；分别连接和圆弧上的这些点，则得到摆杆的各个位置角度；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，这三个阶段。再以11.6对推程段等分、11.6对回程段等分，并用1-13数字进行标记，得到了转轴圆上的一系列的点，这些点即为摆杆在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。在外轮廓上取一系列的点，以rg=15mm为滚子半径作一系列的圆，再作此圆族的包络线，即为凸轮的实际轮廓。3、凸轮曲线上最小曲率半径的确定：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（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；在圆A两边分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别于E、F、H、M四个点处，如图所示；过E、F两点作直线，再过H、M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PS：此说明书是由本人在文库选出两个类似的文档选摘合并，并从其他类似文档中提取图片加以修改而成，其中计算数据神马的应该都不准确，错误的地方本人概不负责，望慎取之。。。参考文献《机械原理课程设计手册》第二版——周慧君张青主编《机械原理课程设计》——高英武,杨文敏编著《机械设计课程设计图册》第三版——哈尔滨工业大学龚桂义,潘沛霖等主编《机械原理》第七版——孙恒,陈作模等主编《机械原理课程设计指导书》高等教育额出版社罗洪田主编《精密机械设计基础》机械工业出版社裘祖荣主编课程设计说明书—牛头刨床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。刨刀每次削完一次，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，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。图1-11．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。设计数据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。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n2L0204L02AL04BLBCL04S4XS6YS6G4G6PYPJS4单位r/minmmNmmkgm2方案Ⅰ603801105400.25L04B0.5L04B240502007007000801.1Ⅱ64350905800.3L04B0.5L04B200502208009000801.2Ⅲ724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.21.2曲柄位置的确定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、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。 选择表Ⅰ中方案Ⅱ取第2位置和第8位置（如下图1-3）。 图1-31.3速度分析以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.05m/s²)/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1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2）表格1-1位置未知量方程2和8杆VA4 υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥OVC5 υC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BCaA4aA4=+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3r大小:ω42lO4A?√ 2ω4υA4A3 方向：B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向左）∥O4B（沿导路） ac5 VB5=VB4ac5=aB5+ac5B5大小?√?方向∥XX√⊥BC2杆速度图：如图1-4 图1-42杆加速度图：如图1-5 图1-58杆速度图：如图1-6 8杆加速度图：如1-7表格（1-2）位置要求图解法结果2Vc5（m/s）0.4169272525ac5(m/s²)4.1378615088Vc5（m/s）0.0035326781Ac5(m/s²)6.6947598675各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3项目位置ω2ω4VA4A3VA4Vc526.702064321.23035810.531600270.285016220.4169272586.702064322.25131160.603182150.002093910.00353267单位1rad/s1rad/sm/s表1-4项目位置aA4 aA3aBC22.7805705240.2118673412.772487094.042589950.638601108496781309890.0000129749753.96781304.042585021.75779059266.69475986单位1.4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Js4及切削力P的变化规律。要求求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做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