《机械原理课》程设计报告
仲恺农业工程学院《机械原理》课程设计报告
题目：牛头刨床设计
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目录
工作原理 (3)
设计要求 (3)
设计内容及工作量 (4)
一．连杆机构的对比 (5)
二. 拟定机械传动方案 (6)
三. 机械运动方案示意图 (6)
四. 机构运动简图 (7)
五. 导杆机构的运动分析 (8)
六. 导杆机构的动静力分析 (12)
七. 凸轮机构的设计 (13)
八. 总结 (15)
九.参考文献 (15)
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。图1是参考示意图。电动机经过减速传动装置带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇运动。刨床工作时，刨头由曲柄带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F 为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，由摆动从动件盘形凸轮机构通过四杆机构驱动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给进给运动，以便刨刀继续切削。
设计要求：
电动机轴与曲柄轴平行，刨刀刀刃点与铰链点的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件的升、回程运动规律均为等加速、等减速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。
导杆机构运动分析
转速n2(r/min) 工作行程H(mm) 行程速比系数K
50 300 1.38
凸轮机构运动分析
从动件最大摆角?max(°)摆动从动件杆
长
许用压力角
[α](°)
推程运动角δ0
(°)
远休止角δs
(°)
回程运动
角δ0’ (°)
15 128 41 62 10 60
导杆机构运动动态静力分析
工作阻力F max(N) 导杆质量m4(kg) 滑块6质量m6(kg) 导杆4质心转动惯量
J s4(kgm2) 4600 20 80 1.2
设计内容及工作量：
1、根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。
2、根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。
3、画出机械运动方案示意图。
4、根据给定的数据确定机构的运动尺寸，用Autocad软件按1：1绘制所设计的机构运
动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
5、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架位于同一直线位置时，
滑块的速度和加速度。
6（a）、导杆机构动态静力分析，确定机构一个位置（导杆摆到与机架位于同一直线位
置）的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。
6(b) 、绘制从动件滑块的位移、速度、加速度曲线图。
6（a）和6（b）任选一个内容进行分析。
7、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径ro、机架和滚子半径），并将运算结果写在说明书中。用图解法画出凸轮机构的实际廓线（用Autocad软件）。
8、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。
一．连杆机构的对比
第一个方案：
因为其自由度F=3*5-2*7=1，机构具有确定的运动。与原方案相比，结构同样简单，但由于此方案中刨头会受到曲柄转动时向上的力，不利于力的传动。
第二个方案：
因为其自由度F=3*5-2*7=1，机构具有确定的运动。此方案以滑块机构替代转动机构，增加了摩擦，以曲柄机构带动的刨刀需加一个较大的力，动力性能较差。
第三个方案：
因为其自由度F=3*5-2*7=1，机构具有确定的运动。其冲击振动较大，零件易磨损，维护较难，对设备要求较高，导致成本增加。
二．拟定机械传动方案
1.电机的选择
刨床的执行构件的速度很低，曲柄转速比较小，应选择转速比较小的原动机，综合考虑应选定传动系统电机型号为Y160M2-8，转速720r/min。
A、根据要求取步转速 n同=720 r /min
B、根据扭头刨床设计数据知有效工作行程 H=0.31 m
C、工作机有效功率为P
=5.5KW
w
2.执行机构的选择
为了减少能耗、减轻振动，易将转换运动形式的机构，如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等布置在执行机构相连的低速级一端。
3.传动方案
（1）刨刀每分钟往复移动的次数可调，最小的每分钟往复移动次数为15次（第一档），最大为80次（第六档），共六档，相邻两档每分钟往复移动次数之比理论上应相等。
（2）刨刀的工作行程H=300mm,可用人工无级调整。
（3）刨刀在一定范围内可随小刀架实现手动无级垂直进给
（4）刨刀往复运动的起始位置，在一定范围内可用
（5）工作台自动实现横向进给，且进给量可由人工无级调整。
（6）刨刀的往复切削运动具有急回特性。当刨刀工作行程为300mm时。其行程速比系数K控制为1.38
kgm
（7）刨刀行程为300mm时，刨刀的切削力不超过4600N，导杆4的质心转动惯量为1.22三．机械运动方案示意图
c
B
A
O4
O24
3
5
2
"1""8"
"5"D
C
四．机构运动简图：
确定机构的运动尺寸：机架mm l O O 32042=，行程速比系数 K=1.38，连杆与导杆之比3.04=B
O BC
l l 则原动件杆4的极位夹角 037.251
1
180=+-?=k k
θ 曲柄2 mm l l O O A O 68.632
sin 422==θ
导杆4 mm H l B O 51.75769
.12sin 2300
2
sin
24==
=
θ
连杆5 mm l l B O BC 25.2273.04=?=
用Autocad 软件按1:1绘制所设计的机构运动简图：
c
B
A
O4
O24
3
5
2"5"D
C
8
五．导杆机构的运动分析
曲柄位置“1”，“8”速度分析，加速度分析（列矢量方程，速度图，加速度图）。 A 、速度分析
因构件2和3在A 处的转动副相连，故V A2=V A3=
s m l A O /53.022=?ω
其方向垂直于O2A ，指向与ω2的转向一致。
取构件3和4的重合点A3，A4进行速度分析。列速度矢量方程，得： 3434A A A A υυυ+= 方向 ? √ ? 大小 A O 4⊥ A O 2⊥ B O 4//
取速度极点P ，速度比例尺μv=0.06（m/s ）/mm ，作速度多边形如图2
注：图中2点8点为机构极限运动位置。
则由图知，
s m pa v A /00.0/44==μυ
s m a a v A A /53.0/4334==μυ，方向与3A υ相反
由速度影像定理求得， s m A O B O A B B /00.0/44445=?==υυυ
又
s r a d /00.04=ω
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得：
C B B c
υυυ+=
大小 ？ √ ？
方向 //xx ┴O4B ┴BC
取速度极点P ，速度比例尺μv=0.01（m/s ）/mm ，做速度多边形如图2 则由图知，s m c /00.0=υ
s m CB /00.0=υ
s
r a d l CB CB CB /00.0/==υω
B 、加速度分析
因构件2和3在A 点处的转动副相连，故n
A n A a a 32=，其大小等于
A O l 222ω,方向由A 指向O2 s rad /783.42=ω
222
22223/21.3/068
.0783.4s m s m l a a A O n A n A =?===ω 取3、4构件重合点A 为研究对象，列加速度矢量方程得
r
A A K A A n A A n A A a a a a a a 34433444++=+=τ
大小 ？ 0 ？ √ 0 ？
方向 ？ B →A ┴O4B A →O2 ┴O4B //O4B 取构件5为研究对象列加速度矢量方程，得
τ
555555B C n B C B c a a a a ++=
大小 ？ √ √ ？
方向 //X //a4 C →B ┴BC 取加速度极点为'
P ,加速度比例尺μa=0.2（m/s2）/mm 作加速度多边形如图3
a4''p''(a3n)
a5''
c5''
则有图知，
s m s m a p a a a A A /87.1/2.087.9''434=?=?==μ
2
444/96.5/'s rad l a a A O ==τ
用加速度影像法求得
245/32.311.169/30087.1s m a a B B =?==
又 2/96.5''s m c b a a n BC =?=μ
2/84.7''''s m c p a a c =?=μ
曲柄在“4”位置速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）
A 、速度分析
因构件2和3在A 处的转动副相连，故V A2=V A3=s m l A O /53.022=?ω
其方向垂直于O2A ，指向与ω2的转向一致。
取构件3和4的重合点A3，A4进行速度分析。列速度矢量方程，得：
3434A A A A υυυ+=
方向 ? √ ? 大小
A O 4⊥ A O 2⊥
B O 4//
取速度极点P ，速度比例尺μv=0.06（m/s ）/mm ，作速度多边形如图4
p
a3,a4
C
则由图知
s m s m pa V A /50.0/1.707.044=?==μυ
导杆4角速度s rad s rad l A
O A /16.1/43
.050
.044
4==
=
υω s m s m l B O B /731.0/63.016.144=?==ωυ
对构件5上B 、C 点，列速度矢量方程式
C B
B C υυυ+=
方向 //水平轴 √ ┴BC 大小 ？ √ ？
s m s m pc V C /806.0/43.1306.0=?==μυ
05==
BC
CB
l υω
B 、加速度分析
由运动已知的曲柄上A 点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A 点的加速度a A4。因为
2
222232/67.2s m l a a a A O n A A A ====ω 224244/103.165.024.1s m l a A O n A =?==ω 0234334==A A K A A a υω 025==CB n CB l a ω
所以
r
A A K
A A A t A n
A A a
a
a a
a
a 343
434
4
4++=+=
大小 √ ？ √ 0 ？ 方向 A →O 4 ┴O 4A A →O 2 ┴O 4A //O 4A
取极点p ’’，按比例尺μa =0.05（m/s 2
）/mm 作加速度图，如图所示
a3',k'
p'r'
a4'38,6
19,94
41,8
1,87由图求得
244/999.094.1905.0''s m a p a a A =?==μ 04=t A a
因为
'
''
'444a p b p l l A O B O =
2/93.165.3805.0''s m b p a a B =?==μ 所以构件4的角加速度044
4==A
O t A l a a
t
C B
n C B B c a a a a ++=
大小 ？ √ 0 ？
方向 //水平轴 √ C →B ┴BC 由图得
2/43.0''s m c p a a C ==μ
六.导杆机构的动态静力分析
对位置5点进行动态静力分析：
取5点为研究对象，分离5.6构件进行运动静力分析 已知N G 8006=,又==5c c a a 0.43m/s2
则N g G F 02.351)3.48.9/800(/661=?== 设45R F 与水平导轨的夹角a ，可测得a 的大小为025 由
04516=--=∑Fp COSa F F F
R X
，0sina 6456=-+=∑G F F F R r γ
解得45R F =8664N 6R F =-1875.4
分离3,4构件进行运动静力分析， 已知r54F =45R F =8664N ， 由此可得
N
g G F 0a /4414=?-=
根据
0314231454214404
=?-+?+?+?=∑h F M h F h F h G M
R R
其中h1,h2.h3,h4分别为G4，F14，Fr54,Fr23作用于O4的距离（其大小可以测得），可以求得Fr23=9855N Fr14=5300N
对曲柄2进行运动静力分析，做组力体图：
32R F 作用于O2的距离为h,其大小为0.18m
所以曲柄上的平衡力矩为 M=-，方向为逆时钟m /68.99532N h F R =?
七．确定凸轮机构的基本尺寸：
选推杆的运动规律位二次多项式运动规律，即等加速运动规律。其运动规律表达式为：
等加速段：2
0/22max δδ??= （0）2/0δδ≤≤
等减速段：2
020max max /)(2δδδ???--= ）（002/δδδ≤≤
由以上两个表达式解得：
δδ?δ?2
max
4n d d = ）（2/00δδ≤≤ )(402
max
δδδ?δ?-=n d d ）
（02/δδδ≤≤ 最大摆角时有：
???=?=220max 62
15
41284d o L d L
δδ?γ?031=62
由于摆杠和凸轮在瞬心点P 的速度相等得：
dt
d op dt d op a δ?=+)
（ （1） 则 δ
?
d d a op op =+)/( （2）
将（1）式分子分母同乘δd 整理得：
δ
?δ?d d a =）（d d -1op （3） 由式（3）求出op 代入式（1）右边得：)1/(δ
?
d d A op a -=+ （4） 在三角形A 1B P 中由正统定理有：
)
90sin()90sin(00
0??---=++a L
a op a （5） 将式（4）代入（5）中得：
)
cos()
/1(cos 0??δ?++-=
a d d L a a （6） 用γ-=090a 代入（6）中得：
)
sin()
/1(sin 0??γδ?γ---=
d d L a （7） 过点O 作11//PB OC ,则11PAB OAC ??∽,再由式（2）得δ
?
d d op a 11L
OP L
C B =+=，等式（7）正是1OAC ?的正弦定理。将等式（6）中的)cos(0??++a 展开得：
[]a a d d L a ≤+-
-
+=)
sin()
1()cot(tan 00??δ?
?? （8） 由（8）得[][])
cos(cos )1(a 0??δ?
++-
≤a a d d L （9）
将[][]γ-=090a 代入（9）得：[])
sin()
1()sin(a 0??γδ?γ---
≤d d L （10） 如果在图中所示位置的接触点1B 处的压力角正好满足a=[]a
，比较式（10）和（（7）可知，直线1OC 便是在此位置时满足（10）以达到式成立的边界。可 回程时，
0<δ
d ds
，压力角a<0,传力条件变成-tana []a tan ≤,由此可导出满足传力条件性能的条件： [][])
c o s (c o s )1(a 0??δ---
≥a a d ds
L （11） 将[][]γ-=090a 代入式（11）得： ()[])
cos()
1(sin 0??γδγ++-
≤d ds
L a （12） 同理可得回程时a 和）（00,r a ?的解域，推程与回程的解域的交集便是该凸轮机构保证力性能最好的a 和）（00,r a ?的解域，综上所述，确定去伦机构的基本尺寸： 基圆半径mm r 550= 基架长度a=150mm 滚子半径r=5.5mm
凸轮轮廓线的绘制
1.选定角度比例尺，摆杠的角位移曲线，如图所示，将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成若干等分。
2.选定长度比例尺，作以O 为圆心以OB=0r 为半径的基圆：以O 为圆心，以OA=a 为半径作反转后机架上摆杠转动中心的圆。
3.自A 点开始沿-ω方向吧机架圆分成与图中横坐标相应的区间与等分，得点..321A A A ，，
....,z 再以321A A A ，，........为圆心，以AB=L 为半径作弧与基圆交与点321B B B ，，........得线段332211B A B A B A ，，........
4.自线段332211B A B A B A ，，
.......开始，分别作321???，，..........使它们分别等于图中对应的角位移，得线段332211B A B A B A ，，..........
5.将332211B A B A B A ，，
.........连成光滑曲线，他就是所求的理论轮廓线。 6.实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法做出，如图所示。
总结：
通过一段时间的设计，让我对所学的知识有了更加深刻的认识，特别是能把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深了所学的理论知识。也学会了运用各种资料，软件，特别是CAD和solidworks的熟练运用。这是自己第一次做这种类型的设计，其中肯定有很多的不足，希望在今后的设计中，能得到真正的提升，使自己的设计能力进一步趋向成熟。当然我也会努力学习让自己的专业知识日益深厚。
参考文献：
1.机械原理/孙恒，陈作模著第七版北京：高等教育出版社，2006
2.吕仲文主编.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，2004
3.百度文库
机械原理课程设计说明书 系部名称: 机电系 专业班级: 04机制三班 姓名： 学号: 0405110057 目录
概述 (3) 设计项目...............................1．设计题目 (4) 2．机构简介 (4) 3．设计数据 (4) 设计内容...............................1．导杆机构的设计 (5) 2.凸轮机构的设计 (12) 3.齿轮机构的设计 (17) 设计体会 (20) 参考文献 (21) 附图····························· 概述
. 一、机构机械原理课程设计的目的： 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。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。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）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、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、械原理课程设计的方法： 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。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。 [设计名称]牛头刨床 一．机构简介： 机构简图如下所示：
牛头刨床总体设计任务书 目录 一、牛头刨床总体设计任务书-------------------------------------------2 1.1课程设计任务书------------------------------------------------2 1.2设计的目的与要求----------------------------------------------3 1.3牛头刨床基本机构的组成和工作性能简介--------------------------3 二、机械系统运动方案的拟定-------------------------------------------5 2.1原动机型式选择------------------------------------------------5 2.2执行机构的选择------------------------------------------------5 2.3传动机构的选择------------------------------------------------5 2.4机械运动循环图------------------------------------------------5 2.5运动方案布置简图----------------------------------------------6 三、机构尺度设计-----------------------------------------------------6 3.1 尺寸的基本参数确定依据----------------------------------------6 3.2 尺寸参数计算--------------------------------------------------7 3.3画机构运动简图------------------------------------------------8 四、机构运动分析-----------------------------------------------------8 4.1作图法10点速度分析--------------------------------------------8 4.2 作图法10点加速度分析------------------------------------------10 4.3 作图法8点速度分析--------------------------------------------12 4.4 作图法8点加速度分析------------------------------------------13 五、机构动力分析----------------------------------------------------15 5.1 作图法10 点受力分析--------------------------------------------15 5.2 作图法8点受力分析--------------------------------------------19 5.3 数据汇总----------------------------------------------------23 六、参考文献-------------------------------------------------------26 七、结束语---------------------------------------------------------27
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：6和1 方案号：2号 班级：2012250404 姓名：马金柱 学号：201225040427 2015年01月20日
一、概述 1．课程设计的题目 此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计. 2．课程设计的任务和目的 1）任务： 1. 导杆机构进行运动分析； 2. 导杆机构进行动态静力分析； 3. 飞轮设计；（略） 4. 凸轮机构设计； 5. 齿轮机构的设计。 2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。 3．课程设计的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主
传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。 二.机构简介与设计数据 1，机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。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，以提高生产效率。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（图中没有画出），使工作台连同工件一次进级运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程过程中，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4-1，b）而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个循环运动中，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少电动机容量。
中南大学 机械原理课程设计 ——说明书 班级：机械1007 姓名：台永丰 学号：0806100904 指导老师：何竞飞 分组：Ⅵ方案 题目：牛头刨床
目录 第1章 1.1设计题目........................................ (3) 1.2机构简介 (3) 1.3设计任务 (4) 第2章 2.1电动机的选择 (5) 2.2齿轮变速装置设计 (5) 2.3导杆机构尺寸设计 (6) 2.4机构的运动分析 (7) 2.5机构的动态静力分析 (16) 2.6速度波动的调节与飞轮设计 (19) 第3章 3.1体会心得 (22) 参考文献 (23)
第1章 1.1设计题目 牛头刨床 1.2机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1-1 a。电动机经一级带传动和二级齿轮传动驱动执行机构，使刨头6和刨刀7作往复直线运动。刨头右行时，刨刀进行切削加工，称为工作行程，要求速度较低并且均匀。刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，要求速度快以节省时间。因此刨头在整个运动循环中受力变化大，对主轴（曲柄2）匀速运转有很大影响，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功率。同时，要求刨刀不进行切削的过程中，工件随工作台实现自动进给运动。 图1-1
1.3设计任务 （1）电动机的选择； （2）设计齿轮变速装置； （3）设计导杆机构； （4）设计刨程及其位置的调节方法； （5）机构运动分析； （6）机构的动态静力分析； （7）速度波动的调节与飞轮设计。 图1-2
第2章2.1电动机的选择 电动机转速选择1440r.p.m 2.2齿轮变速装置设计 如图1-2 i13H=n1?n H n3?n5=?z2z3 z1z2 ……………………………………[2-1] * 式中i——转速比 n——转速 z——齿数 i45=n4 n3=?z5 z4 …………………………………………[2-2] i67=n6 n7=?z7 z6 …………………………………………[2-3] 联立以上各式，并令n1n H n H n7 =24，可选取z1=50,z2=50,z3=150,z4=55,z5=78 可得各齿轮数据
哈尔滨理工大学荣成学院机械原理课程设计 题目：牛头刨床机构运动及动力分析专业年级：机械电子工程10-3班 学生姓名：马原 学号：xxx xxx xxx 指导教师：刘新娜 哈尔滨理工大学荣成学院 完成时间：2012 年 1 月 3 日
哈尔滨理工大学荣成学院机械原理课程设计任务书 图1 牛头刨床机构传动方案图
图2 曲柄运动位置分配图 ．画出机构的运动简图并用作图法分析速度，加速度图，列矢量运动方程；．作当前位置的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图； ．用描点法作机构的速度，加速度与时间的曲线。 号图纸一张； 课程设计说明书一份； 在一周内完成并通过答辩
目录 1、机构运动简图 (5) 2、导杆机构运动分析 (5) 3、导杆机构动态经历分析 (7) 4、基于 UG 的运动学仿真 (8) 5、心得体会 (10) 附图1：位置5机构运动简图 附图2：位置5速度多边形 附图3：位置5加速度多边形 附图4：导杆受力分析图 附图5：图5 倒杆扭矩图 附图6：位置5机构运动简图 附图7：滑块位移图 附图8：滑块速度图 附图9：滑块加速度图
1 导杆机构简图 1、选取长度比例尺μl 作出机构在位置5 的运动简图。如图1所示， 取μl =l A O 2/O 2A （m/mm)进行作图，l A O 2表示构件的实际长度，O 2A 表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意μl 的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。 图1 位置5机构运动简图 2导杆机构运动分析 1、求原动件上运动副中心A 的v A ＇和a A v 2A =ω1 l A O 2 ＝0.6908m/s 式中v 2A —B 点速度（m/s ）方向丄AO 2 a A =ω12 l A O 2=4.3382m/s 2 式中a A —A 点加速度(m/s 2 ）,方向A →O 2 2、解待求点的速度及其相关构件的角速度 由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。 列出OB 杆A 点的速度矢量方程 根据平面运 动的构件两点间速度的关系 绝对速度=牵连速度+相对速度 先列出构件2、4上瞬时重合点A （A 2，A 4）的方程，未知数为两个，其速度方程： v 4A ＝ v 2 A + v 24A A 方向：丄AO 4 丄AO 2 ∥AO 4 大小： ？ ω1 l A O 2 ？ 定出速度比例尺，在图纸中，取p 为速度极点，取矢量pa 代表v 2A ,则速度比例尺μv （m? s 1 -/mm ） μv = pa v 2A =0.002 m?s 1 -/mm 作速度多边形，求出ω2、ω4根据矢量方 程式作出速度多边形的pd 1部分，则v 2A (m/s)为v 2A =0.6908m/s ω4= v B / l 4BO =1.027rad/s 其转向为顺时针方向。 v 4B =ω4l 4bO =0.4785 m/s B 点速度为v 4B ，方向与v 2A 同向 . 图2 位置5速度多边形 求解C 点速度矢量方程作图V 6C 、V 46B C V 6C = V 4 B + V 46B C 方向：水平 丄BO 4 丄BC 大小：？ ω4l 4bO ？ 通过作图，确定Ｃ点速度为 4 3 A A V =μv bc=0.383m/s V C ＝μv pc=0.5507m/s 式中V C ——Ｃ点速度，方向为p→c 。 3、解待求点的加速度及其相关构件的角加速度 1) 列出Ｃ点加速度矢量方程式
机械原理课程设计说明书 日期2012.6.16
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。 1-1
1．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。 1.1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n 2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6单位r/min mm 方案Ⅲ60 380 110 540 0.25l o4B0.5 l o4B240 50 1.2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）。
机械原理课程设计——牛头刨床（1）待续 2008-11-21 02:13 目录 一、概述 §1.1、课程设计的题目---------------------------------------2 §1.2.、课程设计的任务和目的-----------------------------2 §1.3、课程设计的要求---------------------------------------3 §1.4、课程设计的数据---------------------------------------3 二、运动分析及程序 §2.1、拆分杆组------------------------------------------------4 §2.2、方案分析------------------------------------------------4 §2.3、程序编写过程------------------------------------------5 §2.4、程序说明------------------------------------------------6 §2.5、C语言编程及结果------------------------------------6 §2.6、位移，速度，加速度图------------------------------10 三、各运动方案的分析与评价 §3.1 方案一的运动分析和评价--------------------------12 §3.2 方案二的运动分析和评价--------------------------13 §3.3 方案三的运动分析和评价--------------------------15 §3.4 方案四的运动分析和评价--------------------------16 四、小结--------------------------------------- 19 五、参考文献---------------------------------20 一、概述 §1.1．课程设计的题目 此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计. §1.2．课程设计的任务和目的 1）任务： 1 牛头刨床的机构选型、运动方案的确定； 2 导杆机构进行运动分析； 3 导杆机构进行动态静力分析； 根据要求发挥自己的创新能力，设计4到5种牛头刨床的主传动机构，使其可以满足牛头刨床的传动需要。 2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。 §1.3．课程设计的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。 §1.4．课程设计的数据 方案导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析
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.............................................................. ..3 2.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
机械原理课程设计说明书 设计题目牛头刨床 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1-1 1．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。 1.1设计数据 导杆机构的运动分析 设计 内容 符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6 mm 单位r/m in 64 350 90 580 0.3L o4B0.5L o4B200 50 方案 Ⅱ 1.2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）。
机械原理设计说明书 设计题目：牛头刨床机构设计 学生：汪在福 班级：铁车二班 学号：20116473 指导老师：何俊
机械原理设计说明书 设计题目：牛头刨床机构设计 学生姓名汪在福 班级铁车二班 学号20116473 一、设计题目简介 牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加 二、设计数据与要求
电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃D点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最大压力角应为最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计 回 6 三、设计任务 1、根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸。并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。。 4、导杆机构的动态静力分析。通过参数化的建模，细化机构仿真模型，并给系统加力，写出外加力的参数化函数语句，打印外加力的曲线，并求出最大平衡力矩和功率。 5、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro、机架lO2O9和滚子半径rr），并将运算结果写在说明书中。将凸轮机构放在直角坐标系下，在软件中建模，画出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。 6、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 四.设计过程 （一）方案选择与确定 方案一：如图（1）采用双曲柄六杆机构ABCD，曲柄AB和CD不等长。
机械原理大作业 ——10A 班级：姓名：学号： 位置方程 利用两个封闭图形ABDEA 和EDCGE ，建立两个封闭矢量方程，由此可得： ? ??+=++=+' s l l s l l l l 56431 643(1)
把(1)式分别向x 轴、y 轴投影得： ??? ? ? ??=+=++=++=+ h l l s l l l h s l l h s l 334 45 334411133441 123344sin sin cos cos sin sin sin cos cos cos θθθθθθθθθθ(2) 在（2）式中包含3s 、5s 、3θ、4θ四个未知数，消去其中三个可得到只含4θ一个未知数 方程： [][]{}[ ] [] sin sin sin 2sin cos cos sin sin 2 441112 3 442 4 2242 441122 44111 =-+--+-++-+θθθθθθθθl l h l hl h l l l h l l h (3) 当1θ取不同值时，用牛顿迭代法解(3)式，可以求出每个4θ的值，再根据方程组(2)可以求出其他杆件的位置参数3s 、5s 、3θ的值： ? ?? ? ???-+=+=-= 3 4 41113334453 4 43sin sin sin cos cos )sin arcsin( θθθθθθθl l h s l l s l l h (4) 速度方程 对(2)式对时间求一次导数并把结果写成矩阵的形式得： ????????????-=????????????? ???????? ??? ? ?-----00cos sin 0 cos cos 01sin sin 00cos cos sin 0sin sin cos 11 111 434 43344334 43334 4333θθωωωθθθθθθθθθθl l v v l l l l l s l s C e B (5) 其中C v 为刨刀的水平速度，v e B 为滑块2相对于杆3的速度。由于每个1θ对应的3s 、3θ、 4θ已求出，方程组式（5）的系数矩阵均为常数，采用按列选主元的高斯消去法可求解（式 5）可解得角速度ω3、ω4、e B v 、 C v 加速度方程 把（5）对时间求导得矩阵式：
牛头刨床课程设计心得 篇一：牛头刨床的设计与分析 一、概述 、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。、课程设计的任务 （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（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。 、课程设计的方法 （9）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； 1速度分析： 1、曲柄位置“1”速度分析，（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“1”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W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。 ω2=2πn2/60 rad/s=/s υA3=υA2=ω2·lO2A=×/s=/s（⊥O2A） 取构件3和4的重合点A进行速度
机械原理课程 设计说明书 系部名称: 机电系 专业班级: 04机制三班 姓名： 学号: 0405110057 目录 概述 (3) 设计项目...............................1．设计题目 (4)
2．机构简介 (4) 3．设计数据 (4) 设计内容...............................1．导杆机构的设计 (5) 2.凸轮机构的设计 (12) 3.齿轮机构的设计 (17) 设计体会 (20) 参考文献 (21) 附图····························· 概述 一、机构机械原理课程设计的目的：
精品资料 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。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。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）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、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、械原理课程设计的方法： 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。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。 [设计名称]牛头刨床 一．机构简介： 机构简图如下所示：
摘要 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。并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力，学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。
目录 一、设计任务 (1) 1.1、牛头刨床的机构简介 (1) 1.2、原始数据及设计要求 (2) 1.3、设计内容 (3) 1.4、画机构的运动简图 (3) 二、导杆机构的运动分析 (4) 2.1、速度分析 (4) 2.2、加速度分析 (5) 三、导杆机构的动态静力分析 (7) 3.1、运动副反作用力分析 (7) 3.2、曲柄平衡力矩分析 (7) 总结 (8) 参考文献 (9)
一、设计任务 1.1、牛头刨床的机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图所示。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，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，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。
牛头刨床导杆机构的运动分析 目录 1设计任务及要求…………………………… 2 数学模型的建立…………………………… 3 程序框图…………………………………… 4 程序清单及运行结果……………………… 5 设计总结…………………………………… 6 参考文献……………………………………
机械原理课程设计任务书（一） 姓名郭娜专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号0807100305 五、要求： 1）作机构的运动简图（A4或A3图纸）。 2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，并打印出程序及计算结果。 3）画出导轨4的角位移?，角速度? ，角加速度? 的曲线。 4）编写设计计算说明书。 指导教师： 开始日期：2010年7月10 日完成日期：2010 年7月16日
1. 设计任务及要求 要求 （1）作机构的运动简图。 （2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，动态显示，并打印程序及运算结果。 （3）画出导轨的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。 （4）编写设计计算说明书。
二、 数学模型 如图四个向量组成封闭四边形，于是有 0321=+-Z Z Z 按复数式可以写成 a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+d(cos θ3+isin θ3)=0 （1） 由于θ3=90o，上式可化简为
a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+id=0 （2） 根据（2）式中实部、虚部分别相等得 acos α-bcos β=0 (3) asin α-bsin β+d=0 (4) (3)(4)联立解得 β=arctan acosa asina d + (5) b= 2adsina d a 22++ (6) 将（2）对时间求一阶导数得 ω2=β’= b a ω1cos(α-β) (7) υc =b ’=-a ω1sin(α-β) (8) 将（2）对时间求二阶导数得 ε3=β”= b 1[a ε1cos(α-β)- a ω2 1sin(α-β)-2υc ω2] （9)
机械原理课程设计 说明书 设计题目：牛头刨床设计 学校：广西科技大学 院（系）：汽车与交通学院 班级：车辆131班 姓名： M J 学号： 指导教师： 时间：
1、机械原理课程设计的目的和任务 1、课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类学生第一次全 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教学环节。起 目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关课程实际问 题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个比较完整的概 念，具备计算，和使用科技资料的能力。在次基础上，初步掌握电算程序的编制， 并能使用电子计算机来解决工程技术问题。 2、课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运 动分析。动态静力分析，并根据给定的机器的工作要求，在次基础上设计；或对 各个机构进行运动设计。要求根据设计任务，绘制必要的图纸，编制计算程序和 编写说明书等。 2、机械原理课程设计的方法 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。图解法几何概念 比较清晰、直观；解析法精度较高。 3、机械原理课程设计的基本要求 1．作机构的运动简图，再作机构两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程； 2．作机构两位置之一的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图； 3.用描点法作机构的位移，速度，加速度与时间的曲线。 4、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n2 L0204 L02A L04B L BC L04S4 X S6 Y S6 G4 G6 P Y P J S4 单位r/min mm N mm kgm2 方案Ⅰ60 380 110 540 0.25 L04B 0.5 L04B 240 50 200 700 7000 80 1.1 Ⅱ64 350 90 580 0.3 L04B 0.5 L04B 200 50 220 800 9000 80 1.2 Ⅲ72 430 110 810 0.36 L04B 0.5 L04B 180 40 220 620 8000 100 1.2 表1-1
目录 一、设计题目与原始数据 ..................................... - 1 - 二、牛头刨床示意图......................................... - 2 - 三、导杆机构设计........................................... - 2 - 四、机构的运动分析......................................... - 4 - 五、机构动态静力分析....................................... - 9 - 六、飞轮设计.............................................. - 13 - 七、设计凸轮轮廓曲线...................................... - 15 - 八、齿轮设计及绘制啮合图 .................................. - 15 - 九、解析法................................................ - 16 -1．导杆机构设计 (16) 2．机构运动分析 (17) 3．凸轮轮廓曲线设计 (19) 4.齿轮机构设计 (22) 十、本设计的思想体会...................................... - 22 -参考文献.................................................. - 22 -附录.................................................. - 23 -
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1-1 1．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。 1.1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 导杆机构的运动分析 内容 符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6 mm 单位r/mi n 方案 60 380 110 540 0.25l o4B0.5 l o4B240 50 Ⅲ 1.2曲柄位置的确定