机械原理牛头刨床课程设计

目录一绪论 (1)1.牛头刨床机构工作原理 (1)2. 设计目的 (2)3. 设计任务 (3)二设计计算过程及说明 (3)1. 牛头刨床机构示意图及原始数据................................................................32.齿轮机构基本参数…….…..........................................…........... (4)3.连杆设计和运动分析 (5)4. 编写的计算源程序................................................................... .. (7)5. 电算的源程序和结果....................................................…............ (9)6. 设计图解法的图纸................................................................... (13)三设计小结 (13)1. 对设计结果的分析讨论 (13)四参考文献 (13)1. 列出主要参考资料........................................................…... (13)一. 绪论牛头刨床机构工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。

电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。

牛头刨床的滑枕的直线运动不能说是偏心轮的作用。

牛头刨床的动力，经过减速后，在大齿轮的一面有一个固定短轴，短轴和齿轮中心有一定距离，装一个方形滑块。

在齿轮的下方，有一个轴承座，安装了一个长摇杆，齿轮上的方形滑块始终在长杆上滑动。

摇杆的上端，有滑枕的方形滑块，也是在杆上滑动，摇杆就使得滑枕前后运动。

这两个滑块都是能够转动的。

当大齿轮转动时，由滑块带动摇杆前后扇形摆动。

滑块位置在中心下面时，同等的转动圆心角，摇杆可以运动较大的角度，带动滑枕快速后退。

当大齿轮滑块在上方时，同样的圆心角，摇杆的运动就慢得多，这样滑枕就能够有较大的切削力。

调整大齿轮滑块的中心距，就能够调整滑枕行程。

滑枕是慢进快退，这样符合工作要求。

本实验以牛头刨床刀具运动的主传动机构为设计对象，通过对具有急回特性的机构的设计，掌握机构的选型、构型方法，利用机构构型的组合原理完成方案设计、比较，确定最终结果。

最后进行运动模拟。

牛头刨床主传动机构运动原理如下：当牛头刨床的主要工作机构滑枕右行时，刨刀进行切削，成为工作行程；此时要求刨头的速度较低且平稳，以提高切削质量；刨头左行时，不工作，称为回程，此时要求刨头的速度较高以提高生产率，这个关键特性称为“急回”特性。

用急回系数K 加以描述。

(180)(180)kθθ︒+=︒- 式中θ为摆杆两极限位置的夹角故要实现“急回”特性，就必须使机构的θ存在。

θ角越大，K 也越大，急回运动越明显。

并通过改变杆件的长度，改变其“急回”特性。

设计目的机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要的实践性教学环节，其目的是： （1）进一步巩固和加深学生所学的理论知识；（2）培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对机械的分析和设计有一个较完整和系统的概念；（3）通过对具体问题的分析、计算、制图、技术资料的使用，电算程序的编制及计算机使用等各环节，培养学生独立分析问题和解决问题的工程技术能力。

设计任务本设计的任务主要包括二部分：（1）按机械的几何、运动等性能要求，进行低副机构的尺度综合和高副机构的轮廓线设计。

（2）对所设计的机构进行运动分析。

要求用解析法分析机构整个工作循环过程，并同时用图解法分析机构某几个瞬时位置的运动，对两种方法的分析结果作对比分析。

二． 设计计算过程及说明牛头刨床传动机构示意图及原始数据2.1.1 机构示意图：机构示意图：该机构由齿轮 1驱动齿轮2，在齿轮2上铰接有滑块，再由导杆机构实现刨刀滑枕的 切削运动。

原始数据：齿轮参数： 压力角20α= ，齿顶高系数*ha =1 ，顶隙系数*0.25c =齿轮转速n1（rpm ）模数m （mm ）齿数Z 1齿数Z 2距离L 1（mm ） 滑枕冲程H（mm ）行程数比系数K距离L 2（mm ） 中心距O 2O 3220 6 15 58 185 470 355 350齿轮机构传动设计齿轮1不发生根切的最小变位系数x1min=()*min min ha Z Z Z -= ()1171517-= 齿轮2不发生根切的最小变位系数x2min=()*min min ha Z Z Z -=()1175817-=假设X1=，X2=。

因为 Z1<17 且X1＞０，所以该齿轮不会发生根切。

又由 Z2 > Zmin=17,所以齿轮2也不会发生根切现象。

'[2(12)/12]tan inv x x z z inv ααα=++⨯+=2/⨯+=,由内插法求得:'α=23.565齿轮传动的中心距： 'a =cos cos 'a αα⋅=cos 20(12)2cos 23.565mz z +⋅= mm中心距变动系数： y=y 1=2z ∑（'cos cos αα-1）=. 齿高变动系数： y ∆=x y ∑-==.齿顶圆压力角： 1a α= arc cos(1Db /1Da )=°1a α= arc cos(2Db /2Da )=26°重合度： ε=[ z 1°-tan20°)+ z 2(tan26°-tan20° )]/2π=分度圆直径：1D =1Z ⨯m=15⨯6 mm =90 mm ，2D =2Z ⨯m =58⨯6 =348 mm基圆直径: 1Db =1D ⨯ cos α=90⨯cos20°= mm2Db =2D ⨯ cos α=348⨯cos20°= mm齿顶圆直径: 1Da =2⨯'a -2D +2m(*ha -2x )=⨯+12⨯ = mm2Da =2⨯'a -1D +2m(*ha -1x )=⨯+12⨯ = mm齿根圆直径：Df1=m ⨯(z1-2*ha -2*c +21x )=6⨯（⨯+⨯）= mm Df2=m ⨯ (z2-2*ha -2*c +22x )=6⨯（⨯+⨯）= mm变位齿轮分度圆上齿厚：s=2tan 2mxm πα+=620.66tan 202π⨯+⨯⨯⨯= mm齿槽宽: e=2tan 2mxm πα-=620.66tan 202π⨯-⨯⨯⨯= mm小齿轮齿顶圆齿厚：1a s = 112(38.6220)a a r s r inv inv r⋅-⨯- = mm因为1a s > =,所以变位系数取值正确。

连杆机构设计和运动分析由k=知，10.618018041.541 2.6k k θ-=⨯=⨯=+。

由1(180)2αθ=-=69.23，且在此极限位置时223cos cos 69.23o A o o α==，求得α=又3cos 20.77350Ao ︒=，求得3A o =. 将机构置于图示坐标系中，各构件的矢量指向如图所示，其适量方程为12l l s +=将上式分别向x 轴和y 轴投影的方程组232323cos cos sin sin o A o A o o o A o A αβαβ⨯=⨯⎫⎬+⨯=⨯⎭其中只有3o A 和β两个未知数，故可以通过解方程求解。

将上方程组两边平方后相加222322322sin s o o o A o o o A α=++⨯⨯将上方程组第二式除以第一式得2322o sin tan cos o o A o A αβα+⨯=⨯ .将上方程组对时间求一阶导数得：33223223sin sin cos cos cos sin AB AB o A o A o A o A ωαωβνβωαωβνβ-=-+⎫⎪⎬-=+⎪⎭其中只有3ω和AB ν两个未知数，故可以通过解方程求解。

解得2233cos()o A o Aωαβω⨯⨯-=同理22sin()AB o A νωαβ=-⨯⨯-将第二个方程组对时间 t 求导并合并同类项，得222233333222233333cos cos sin 2sin cos sin sin cos 2cos sin AB AB AB AB o A o A o A a a o A o A o A a a γγωαωββνωββωαωββνωββ⎫-⨯=-⨯-⨯-+⎪⎬-⨯=-⨯+⨯++⎪⎭其中只有3a 和ABaγ两个未知数，解得：232232sin sin()AB ABo A ao Aγνωβωαβ+⨯⨯-=-= 2223sin()k AB a o A o Aωαβ+⨯⨯--式中k ABa= 32AB νω为科氏加速度。

同理可得AB aγ= 233o A ω⨯- 222cos()o A ωαβ⨯-计算机源程序及注解令23o o 的长度为L1, 2o A 的长度为L2，3o A 的长度为S1，滑块A 的位移为S ，速度为V ，加速度为a , 2o A 与X 轴的夹角为J1，3o A 与X 轴的夹角为J2，角速度为3ω，2o A 的角速度为2ω。

3o A 的角加速度为e3.源程序#include<> #include<> #define PI int i;float n1=220,m=6,z1=15,z2=58,Lo2o3=350,Lo2a=; float j1,j2,tanj2,S,Lo2a,Lo3a,w1,w2,w3,V,e3,akab,a; PRINT(float j1) { FILE *fp;fp=fopen("d:\\","a");tanj2=(Lo2o3+Lo2a*sin(j1))/(Lo2a*cos(j1));j2=atan(tanj2); /*j2为杆3o A 与水平线夹角,j1为杆2o A 逆时针转过角度*/S=sqrt((Lo2o3)*(Lo2o3)+(Lo2a)*(Lo2a)+2*Lo2a*Lo2o3*sin(j1)); w1=2*PI*n1/(60); w2=w1*z1/(z2);w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/(S); /*摇杆3o A 的角速度*/V=-w2*Lo2a*sin(j1-j2); /*滑块A 相对于杆3o A 的速度*/e3=-(akab+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2))/(S); /*杆3o A 的角加速度*/akab=2*V*w3; /*科氏加速度*/a=（S*w3*w3）-（Lo2a*w2*w2*cos(j1-j2)）; /*滑块A 相对于杆3o A 的加速度*/printf("%2d%%%%\n",i,(j1/(PI))*180,S,V,a);fprintf(fp,"%2d%%%%\n",i,(j1/(PI))*180,S,V,a);fclose(fp);}main(){ FILE *fp;if((fp=fopen("d:\\","w+"))==NULL)exit(0);printf("NO:\t j1\t\t S\t\t V\t\t a\n\n");for(j1=0,i=1;j1<=2*PI;j1=j1+((5*(PI))/180),i++){ PRINT(j1);if(i%20==0)system("pause");}fclose(fp);system("pause");}运行结果及图形角度位移速度加速度5101520303540455055606570758085900 95100105110115120125130135140145150155160165170175180697 185190195200205210215220225230235240245255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 b 345 350 355 360用图解法分析机构的三个瞬时位置的运动，作出相应机构位置图、速度和加速度图，并将图解法的结果与解析法计算结果相比较。