机械原理课程设计计算说明书--牛头刨床设计.docx

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1、机械原理课程设计计算说明书设计题目：牛头刨床设计目录：1、 课程设计任务书2(1)工作原理及工艺动作过程2(2)原始数据及设计要求32、 设计(计算)说明书3(1)画机构的运动简图3(2)机构运动分析6对位置点进行速度分析和加速度分析6对位置7,点进行速度分析和加速度分析8(3)对位置点进行动态静力分析113、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计124、参考文献165、心得体会166、附件17一、课程设计任务书1 .工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时，如 图(I-I)所示，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

2、作行程，此时要 求速度较低并且均匀；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。切削阻力如图(b)所示。图（1，）Fr0.05H0.05H(b)2 .原始数据及设计要求设计 内容导杆机构的运动分析符号n2乙。2。4a o4BLBCLqs 4XS6单位r/minmm方案II603801105400. 250. 5 Lqb24050已知 曲柄每分钟转数刀2,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

3、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。二、设计说明书（详情见Al图纸）1.画机构的运动简图1、以04为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出02点，B点，C 点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为： 取6和20为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，6 和20为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、 324等，是由位置1起，顺叽方向将曲柄圆作24等分 的位置（如下图）。取第I方案的第11位置和第22位置（如下图）。2、机构运动分析(1)曲柄位置“n”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“11”进行速度分析

4、。因构件2和3在A处的转动副相连， 故Va2=Va3,其大小等于W2I02A,方向垂直于。2A线，指向与32一致。32=2兀 112/60 rads=2radsA3=A2=2 1o2a=6.7020.09ms=0.7ms ( O2A)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+ BA4A3大小 ？?方向 O4B O2A 04B取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得c = Bb + Bcb大小 ？?方向XX（向右）XO4B BC取速度极点P,速度比例尺v=0.0175（ms）mm9作速度多边行如图1-2。Pb=P a4O4B O4A=68.2 mm则由图 1-2 知，c

5、=PCv=0.68ms加速度分析：取曲柄位置进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故= 其大小等于32%2A,方向由A指向02。2=2rads,=晨 =22lo2A=4.39ms2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：A4 = a1 + aA4= HA3n + aA4A3K + HA4A3v大小：？ 42l4A ?7 24BA4 A3?方向： ？ BA XO4B A02 XO4B （向右）。4B （沿导路）取加速度极点为P，,加速度比例尺a=O （ms2） mm, 4=42lo4A=0.041 ms2 aA4A3=24A4 A3= 1.7469 ms2aA3n=4.3

6、9 ms2作加速度多边形如图3所示Hc=b+acB”+a c大小 ？?方向导轨 C-B BC由其加速度多边形如图13所示,有ac=pca=1.43ms2(2)曲柄位置“22”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“22”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“ 11”。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1)A4=1)A3 DA4A3大小 ？?方向 04B 02A 04B取速度极点P,速度比例尺v=00175(ms)mm,作速度多边形如图4。图1 4Pb=P a4O4B O4A=39.3 mm则由图1-4知，取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得c5 =

7、 B5 c5B5大小 ？?方向导轨（向右）XO4B BC其速度多边形如图1-4所示，有c=P Cv=0.55ms取曲柄位置“22”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置,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A4=A4n +a A4=aA3n+HA4A3k +A4A3大小742l04A?24BA4 A37方向?B-AXO4BA - C)2,04B（向右）CUB（沿导路）取加速度极点为P，,加速度比例尺a=0.05 （ms2） mm,作加速度多边形图1-5图1-5则由图 1一5 知,4=42lo4A=0.785 ms2 HA4A3=24A4 A3=2.7484ms2aA3n=

8、4.39 ms2用加速度影象法求得Hb= ha4 1o4b1o4a=4.73ms2取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得ac =hb+acBn+acB大小? ?方向导轨 C-BBC其加速度多边形如图15所示，有ac = pc,a = 4.95ms23、机构动态静力分析取“22”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作,组示Pi6=- (G6g) ac =- (800/9.8) 4.3=-353N又F=P+G6+Pi6+N45+N6=0 ，作为多边行如图1-7所示，图1-7由图1-7力多边形可得：N45,Ni6分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图8所示，在图中，由合力为零得：

9、作力的多边形如图1-9所示，N=10Nmmo对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-11所示,图1-9国作用于的距离为h,其大小为O. 0523612m所以曲柄上的平衡力矩为：方向为逆时针。三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见A3图纸）（一）已知条件、要求及设计数据1、已知：摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角，远休止角 小S,回程运动角:如图8所示，摆杆长度1O9D，最大摆角ma,许用压 力角01（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r,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max15OlqD125mm回40

10、O75Os10O，75Oro45mml2O9150mm（二）设计过程选取比例尺，作图UI=Imm/mm。1、取任意一点O2为圆心，以作ro=45mm基圆；2、再以Ch为圆心，以Io29=150mm为半径作转轴圆；3、在转轴圆上。2右下方任取一点09；4、以09为圆心，以bqD=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、近休，这四个阶段。再以11.6。对推程段等分、11.6。 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

11、后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置以画出来，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Pm先用目测法估计 凸轮理论廓线上的。min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AijR；此次设计中，凸 轮

12、理论廓线的最小曲率半径Pmin 。BX /)图9(2)凸轮滚子半径的选择(r)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 P=Pbry对于凸轮的凹轮廓线夕=Zt(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 取专=OK及士加。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为 r=15mmo得到凸轮实际廓线，如图1。所示。四、参考文献1、机械原理/孙恒，陈作模，葛文杰主编一一六版一一北

13、京2006. 52、理论力学I /哈尔滨工业大学理论力学研究室编一一六版一一北京 2002. 83、机械原理课程设计指导书/罗洪田主编一一北京1986. 10五、心得体会通过本次课程设计，加深了我对机械原理这门课程的理解，同时我也对 机械运动学和动力学的分析与设计有了一个较完整的概念，培养了我的表 达，归纳总结的能力。在设计过程中，我与同学们的交流协作，让我深刻 的感受到“团结就是力量”这句话的真实意义。一次实践就有一次收获， 我很感谢学校能给我们这些机会体验锻炼自己，让我们将来更有信心在社 会立足。最后，衷心的感谢老师在整个设计过程中的帮助与指导，是他 们，我们才能圆满的成功结束。六、附件1、设计图纸共2张（Al A3各一张）2、计算说明书电子文档（1份）指导老师签名：年 月 日