牛头刨床课程设计
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机 械 原 理 课 程
设 计 说 明 书
系部名称: 机电系
专业班级:
姓 名：
学 号:
批 阅 教
师 签 字
批阅日期 07届机制专升本班一班 马立洋
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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 ·····························
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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。
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- 4 - [设计名称]压床机构
一． 机构简介：
机构简图如下所示：
牛头刨床机构简图１７工件O11O2O48ADE9O9ＢＣ电动机工作台棘轮n0on2oZ1'Z1Z2d''0Z''0d'0 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。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1-2-3-4-5-6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。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，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（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
二． 设计数据： 07届机制专升本班一班 马立洋
- 5 - 各已知数据如下图所示，未知数据可有已知数据计算求得
设计内容 导杆机构的运动分析 凸轮机构设计
符号 2n
42ool AOl2 BOl4 BCl max DOl9 29OOl 0r tr o s s'
单位 r/min mm mm
方案 64 350
90 580 0.3
lO4B 15 135 160 61 15 70 10 70
设计内容 齿轮机构设计
符号 '0n '1Z 1Z "1Z '0d ''0d 12m '1''om
单位 r/min mm mm
方案 1440 40 13 16 100 300 6 4
三． 设计内容：
第一节 导杆机构的运动分析
㈠导杆机构设计要求概述：
已知曲柄每分钟的转数2n，各构件尺寸，且刨头导路xx-位于导杆端头B所作圆弧的平分线上。要求作机构的运动简图，并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，画在 2号图纸上。
10位置的机构简图：
㈡计算过程：
由已知数据n2=64r/min得ω2=2π×64/60(rad/s)= 6.7rad/s .
1、求C点的速度：
⑴确定构件3上A点的速度：
构件2与构件3用转动副A相联，所以υA3=υA2。 07届机制专升本班一班 马立洋
- 6 - ω2又υA2=ω2lO2A =0.9×6.7=0.6m/s
⑵求4AV的速度：
选取速度比例尺 ：μv=0.023(m/s)/mm;
υA4 = υA3 + υA4A3
方向： ⊥BO4 ⊥AO2 ∥BO4
大小： ？ 22OAl ？
图1 用图解法求解如图1： 07届机制专升本班一班 马立洋
- 7 - 式中υA3、υA4表示构件3和构件4上 A点的绝对速度，υA4A3表示构件4上A点相对于构件3上A点的速度，其方向平行于线段BO4，大小未知；构件4上A点的速度方向垂直于线段BO4，大小未知。在图上任取一点P，作υA3 的方向线pa3 ，方向垂直于AO2，指向与ω2的方向一致，长度等于υA3/μv，（其中μv为速度比例尺）。过点p作直线垂直于BO4 代表υA4的方向线，再过a3作直线平行于线段BO4 代表υA4A3的方向线这两条直线的交点为a4，则矢量pa4和a3a4分别代υA4和υA4A3 。
由速度多边形43apa得：
443220;l
⑶ 求BO 4的角速度4：
曲柄位于起点1时位置图如设计指导书图（1）：此时42OAO为：
20490arcsin75.12350
将曲柄圆周作12等分则当曲柄转到1位置时，如图（1）：
20490arcsin75.12350
AOOOAOAOOOlllllOOA2424422cos222242 \4338.23AOlmm 杆BO 4的角速度4：
4=VA4/4AOl= 0.4830.277 rad/s =1.75 rad/s
杆BO 4的速度V4:
V4=4× 4BOl=1.75×1.54m/s=0.9431m/s
⑷ 求C点的速度υc：
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- 8 - υc = υB + υCB
方向： ∥X-X ⊥BO4 ⊥BC
大小： ？ ω4lO4B ？
图2速度图见图2：式中υc 、υB 表示点的绝对速度。υCB表示点C相对点B的相对速度其方向垂直于构件CB，大小未知，点C的速度方向平行于X-X，大小未知，图上任取一点p作代表υB的矢量pb其方向垂直于BO4指向于2转向相反，长度等于vBV/（v为速度比例尺）。过点p作直线平行于X-X，代表υc的方向线，再点b作直线垂直于BC代表υCB的方向线，这两方向线的交点为C则矢量pc和bc便代表 υc、υCB。
则C点的速度为：υc=μv×pc =μv× 40 = 0.92 m/s
υCB=μv×cb=μv× 5 = 0.115 m/s
2、求C点的加速度：
⑴ 求aA2：
因曲柄匀速转动：故
22222222/343.4/)2(110.0smsmlaaAOnAA
223/343.4smaaAA
选取加速度比例尺：μa=0.15（m/s2）/mm
⑵ 求aA4： 07届机制专升本班一班 马立洋
- 9 - 434343KtAAAAAAaaaa
4434343tnKtAAAAAAAaaaaa
方向: ⊥BO4 B→O4 A→O2 ⊥BO4 ∥BO4
大小： ？ 424AOl √ 3442AAV ？
加速度见下图：
∏式中44AnAaa和是4Aa的切向和切法向加速度，34AAa是点A4相对于A3的相对加速度，但由于构件3与构件4构成移动副，所以034AAna故3434AAtAAraa其方向平行于二构件相对移动方向，即平行于BO4,大小未知，34AAKa为哥氏加速度，它的大小为sin234434AAAAKVa，其中为相对速度34AAV和牵连角速度4矢量之间的夹角，但是对于平面运动，4的矢量垂直于运动平面而34AAV位于运动平面内，故90，从而344342AAAAKVa哥氏加速度34AAKa的方向是将34AAv沿4的转动方向转90（即图中'3ka的方向）。在上面的矢量方程中只有344AArAaa和的大小未07届机制专升本班一班 马立洋
- 10 - 知，故可用图解法求解。如右图，从任意极点连续作矢量'‘4'3aa和代表43AnAaa和；再过'3a作''3ka垂直于线段BO4 ，大小mmuVwkaaAA2.10/2'344'3；然后再过'k作BO4的平行线，代表34AAa的方向，过'‘4a作垂直于BO4，的直线，代表4Ana的方向线，它们相交点'4a则矢量'4a代表4Aa。
'4418.62.79/AaAaaams
⑶ 求B点加速度Ba：
构件4的角加速度βBO4为：
'244BO44043.29/aAAOAaaradsll
22441.654/nBBOalms
2445.379/tBBOBOalms
⑷ 求C点的加速度：
CBBcaaa
cntnttncBBCBCBaaaaaa
方向： ＼ ∥x-x B→O4 ⊥BO4 ⊥CB C→B
大小: ＼ ？ 244BOl lBO4βBO4 ？
0.090m/s2
加速度图见下图：
π
