机械原理课程设计牛头刨床机构的课程设计
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机械原理
目录
课程题目与目的……………………………
1.1设计的题目
1.2设计的目的
机构简介……………………………………
设计内容……………………………………
3.1导杆机构的运动分析
3.2导杆机构的动态静力分析
3.3程序设计，速度，加速度
3.4飞轮的设计 3.5凸轮的设计
总结与体悟…………………………………
1.1题目：牛头刨床机构的课程设计
目的：此课程设计主要以牛头刨床为主要设计对象，并依据具体设计数据对机构进行动静态分析与总结。从中学到以下个知识与技能。
1. 通过本次设计，综合运用所学的知识，理论联系实际去分析和解决与课程相关的工程问题，并进一步巩固和加深所学的理论知识
2. 得到拟定运动方案的训练，并且有初步的机械选型与组合及确定传动方案的能力，培养开发和创新机械产品的能力。
3. 掌握机械运动方案设计的内容，方法，步骤，并对运动分析与设计有一个较完整的概念
4. 进一步提高运算，绘图，表达及运用计算机和查阅有关技术资料的能力
5. 通过编写说明书，答辩与及课后思考，培养表达，归纳，总结和独立思考的能力
6. 通过以小组为单位，各人分工合作的路径，有效锻炼了集体意思及团队合作的能力。大大加深了对团队的理解与协作的理解
2.1简介：牛头刨床是一种用于平面切屑加工的机床，主要由齿轮机构，导杆机构和凸轮机构等组成（图1-1所示及为其实物简图）。如图1-2所示即为本次课程设计的机型。电动机通过减速装置（图中只画出齿轮Z1 ，Z2）使曲柄2转动，再通过导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6与刨刀作往复切屑运动。工作行程时，刨刀速度要稳定，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有机会作用。切屑阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O2上的凸轮驱动摆动从动件O7D和其他有关机构（图中未画出）来完成的。为了减小机械的速度波动，在曲柄轴O2上安装一调速飞轮。切屑阻力图1-2中。 此图为牛头刨床的实物简图1-1
设计的牛头刨床的运动简图1-2：
杆长LBC=135mm，摇杆摆动角度为33°，行程速比系数为K=1.44898，在运动分析中即以转过75°为例分析。 234ACXFx63375c'BB' 图1-2
设计数据
牛头刨床的设计具体参数如1-3图所示：内容 导杆机构设计与运动分析 导杆机构的动静力分析及飞轮转符号n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6Js4G4G6Fxyf[&]单位r/min mm kg.m2 Nmm参数60380110540135270240501.12007007000800.15 图1-3
轮O1与轮O2为齿轮传动机构，其具体参数如下图： 内容齿轮机构设计符号z1z2ma单位 mm（°）参数1040620°
飞轮机构的具体参数如下图：
内容 凸轮机构设计
符号￠lo7D[a]&0&01&0"&02运动规律单位° mm °等加速数据1512540751075200等减速
以上数据即为本次设计的参数的具体数值大小，在以下的具体计算以及具体分析运动过程中均以具体数值为基本。
3.1导杆机构的运动分析【当曲柄位置为75°】
①速度分析
由运动已知曲柄上A(A2，A3，A4)点开始，列两构件重合点间速度适量的方程，求构件4上A点的速度vA4。因为
vA2=vA3=ω2lO2A=2xπn2/60xlO2A=2xπx60/60x0.11m/s=0.6908m/s
vA4 = vA3 + vA4A3
大小 ？ √ √
方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4A
取极点p，按比例尺μv=0.005（m/s）/mm作速度图（与机构简图绘在同一图样上），如图所示，并求出构件4（3）的角速度ω4和构件4上B点的速度vB以及构件4与构件3上重合点A的相对速度vA4A3。因为
PA3A4
vA4=μvPa4=0.005x124.11m/s=0.62m/s
Lo4A=483.65mm
ω4=vA4/lO4A=0.62/0.48365=1.283rad/s
vB=ω4lO4B=1.283x0.54=0.69m/s
vA4A3=μa4a3=0.005x58.37m/s=0.29185m/s
对构件5上B、C点，列同一构件两点间的速度矢量方程：
vC = vB + vCB
大小 ？ √ ？
方向 ∥xx √ ⊥BC
cbA4A3PvC=μvPc=0.005x137.72m/s=0.69m/s
ω5=vCB/lBC=0.005x16.72/0.135=0.62rad/s
②加速度分析
由速度已知曲柄上A(A2 A3 A4)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aA4,因为： aA2=aA3=W2 lo2A =(2πn2 /60)Xlo2A =(2xπx60/60)x0.11m/s2
=4.34m/s2
an A4=W2 4lo4A=1.2832x0.48365=0.796m/s2
a KA4A3=2W3VA4A3=2x1.283x0.29185=0.75m/s2
a N CB=W25 l CB=0.622x0.135=0.0519m/s2
a A4 =a NA4+a TA4=a A3+a KA4A3+a RA4A3
大小√？√√?方向A→O4⊥O4AA→O2⊥O4A∥O4A
取极点P’,按比例尺0.01(m/s2)/mm做加速度图（与机构简图和速度分析矢量绘在同一样的图上）如下图所示，由影像原理求得构件4上B点和质心S4点的加速度aB和a S4,用构件4上的A点的切向加速度a TA4求构件4的角加速度度a4. A4N4A3kp's4b'
aA4= uap’a4’=0.01X136.76=1.3676m/s2
aB=uapb’=0.01x152.69=1.53m/s2
a S4=0.5aB=0.5x1.53=0.76m/s2
a4=atA4/lo4A=0.01x111.21/0.43865=2.54rad/s2(顺时针)
a C=a B + a CB + atCB
大小？√√?方向//xx√C→B⊥BC A4N4A3kp'b'c'
a C=uap’c’=0.01x134.02=1.34m/s2
a5=atCB/lBC=0.01x71.3/0.135=5.281m/s2
当曲柄为运动简析图中B’C’即为122°时。
① 速度分析：
①速度分析
由运动已知曲柄上A(A2，A3，A4)点开始，列两构件重合点间速度适量的方程，求构件4上A点的速度vA4。因为
vA2=vA3=ω2lO2A=2xπn2/60xlO2A=2xπx60/60x0.11m/s=0.6908m/s
vA4 = vA3 + vA4A3
大小 ？ √ √
方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4A
取极点p，按比例尺μv=0.005（m/s）/mm作速度图（与机构简图绘在同一图样上），如图所示，并求出构件4（3）的角速度ω4和构件4上B点的速度vB以及构件4与构件3上重合点A的相对速度vA4A3。 A4A3pvA4=μvPa4=0.005x114.53m/s=0.57m/s
Lo4A=496.43mm
ω4=vA4/lO4A=0.57/0.49643=1.154rad/s
vB=ω4lO4B=1.154x0.54=0.62m/s
vA4A3=μa4a3=0.005x28.88m/s=0.1444m/s
对构件5上B、C点，列同一构件两点间的速度矢量方程：
vC = vB + vCB
大小 ？ √ ？
方向 ∥xx √ ⊥BC
bcA4A3p vC=μPc=0.005x123.23m/s=0.62m/s
ω5=vCB/lBC=0.005x8.75/0.135=0.32rad/s
②加速度分析：
由速度已知曲柄上A(A2 A3 A4)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aA4,因为： aA2=aA3=W2 lo2A =(2πn2 /60)Xlo2A =(2xπx60/60)x0.11m/s2
=4.34m/s2
an A4=W2 4lo4A=1.154x1.154x0.49643=0.66m/s2
a KA4A3=2W3VA4A3=2x1.154x0.1444=0.33m/s2
a N CB=W25 l CB=0.32x0.32x0.135=0.013824m/s2
a A4 =a NA4+a TA4=a A3+a KA4A3+a RA4A3
大小√？√√?方向A→O4⊥O4AA→O2⊥O4A∥O4A
取极点P’,按比例尺0.01(m/s2)/mm做加速度图（与机构简图和速度分析矢量绘在同一样的图上）如下图所示，由影像原理求得构件4上B点和质心S4点的加速度aB和a S4,用构件4上的A点的切向加速度a TA4求构件4的角加速度度a4. N4'a4'kA3'p'b'
aA4= uap’a4’=0.01X81.81=0.82m/s2
aB=uapb’=0.01x88.99=0.89m/s2
a S4=0.5aB=0.445m/s2
a4=atA4/lo4A=0.01x48.34/0.49643=0.974m/s2
a C=a B + a CB + atCB
大小？√√?方向//xx√C→B⊥BC
