机械原理课程设计(牛头刨床)

机械原理课程设计

计算说明书

设计题目：牛头刨床设计

学校：________________

院（系）：机械工程系

班级：_______________班

姓名：_________________

学号：___________________

指导教师：_______________

时间：2月30日至6月12日共两周

2012年2月21日

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：

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 (3)

2、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)

①对位置11点进行速度分析和加速度分析 (6)

②对位置7’点进行速度分析和加速度分析 (8)

（3）对位置7’点进行动态静力分析………………………………

11

3、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 (12)

4、参考文献 (16)

5、心得体会 (16)

6、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(1-1）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。

2．原始数据及设计要求

(b)

Y

图（1-1）

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。

二、设计说明书(详情见A1图纸)

1．画机构的运动简图

1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2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）。

取第Ⅱ方案的第11位置和第7’位置（如下图）。

２、机构运动分析

（1）曲柄位置“11”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。因构件2和3在A处的转动副相连，故V A2=V A3，其大小等于W2l O2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s

υA3=υA2=ω2·l O2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥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

υA4=υA3+υA4A3

大小? √?

方向⊥O4B⊥O2A ∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.02(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2

图1-2

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC=υB+υCB

大小? √?

方向∥XX(向右)⊥O4B ⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.02(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。

Pb=P a4·O4B/ O4A=68.2 mm

则由图1-2知，υC=PC·μv=0.68m/s

加速度分析：

取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动

副相连，故a n A2=a n A3,其大小等于ω22l O2A,方向由A指向O2。

ω2=6.702rad/s, a n A3=a n A2=ω22·l O2A=6.7022×0.09 m/s2=4.042m/s2

取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

a A4 =a n A4+ a A4τ=a A3n + a A4A3K + a A4A3v

大小:? ω42l O4A? √ 2ω4υA4A3?

方向：? B→A ⊥O4B A→O2⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,

a n A4=ω42l O4A=0.041 m/s2 a A4A3K=2ω4υA4A3=0.417 m/s2

a A3n=4.043 m/s2

作加速度多边形如图1-3所示

图１—3

则由图1-3知, 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得