1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目： 牛頭刨床設(shè)計(jì) 學(xué)校： xxxxxx 院（系）： 機(jī)械工程系 班級(jí)： xxxxx班 姓名： xxx 學(xué)號(hào)： xxxxxxxxxxxxxx 指導(dǎo)教師： xx xxx 時(shí)間：5月30日至6月12日 共兩周 2011年6月12日目錄：1、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2 (1)工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 2(2)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 3 2、 設(shè)計(jì)（計(jì)算）說(shuō)明書3（1）畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 3（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析6對(duì)位置11點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析6對(duì)位置7點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析8（3）對(duì)位置7點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析113、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)124、參考文獻(xiàn) 165、心得體

2、會(huì)166、附件17一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。刨床工作時(shí), 如圖(1-1）所示，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。切削阻力如圖(b）所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr圖（1-1）2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析符號(hào)n2單位r/minmm方

3、案II64350905800.30.520050已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上。要求 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上。二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(詳情見(jiàn)A1圖紙) 1畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、以O(shè)4為原點(diǎn)定出坐標(biāo)系，根據(jù)尺寸分別定出O2點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為：取1和8為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，1和7為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）

4、。取第方案的第11位置和第7位置（如下圖）。、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析（1）曲柄位置“11”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“11”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.702rad/sA3=A2=2·lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（O2A）取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4B O2A O4B取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv=0.02(m/s

5、)/mm ,作速度多邊形如圖1-2圖1-2取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得 C=B+CB大小 ? ?方向 XX(向右) O4B BC取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.02(m/s)/mm, 作速度多邊行如圖1-2。Pb=P a4·O4B/ O4A=68.2 mm則由圖1-2知， C=PC·v=0.68m/s 加速度分析：取曲柄位置“11”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.702rad/s, =22·lO2A=6.7022×0.09 m/s2=4.042m/s2 取3、4構(gòu)件重合

6、點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得： aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3v大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點(diǎn)為P,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,=42lO4A=0.041 m/s2 aA4A3K=24A4 A3=0.417 m/s2aA3n=4.043 m/s2作加速度多邊形如圖1-3所示圖3則由圖1-3知, 取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列加速度矢量方程,得ac= aB+ acBn+ a cB大小 ? ?方向?qū)к?CB BC由其加速度多邊形如圖13所示

7、,有ac =p c·a =3.925m/s2（2）曲柄位置“7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“7”進(jìn)行速度分析，其分析過(guò)程同曲柄位置“”。取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4B O2A O4B取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-4。圖4Pb=P a4·O4B/ O4A=39.3 mm則由圖1-4知，取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得C5 = B5+C5B5大小 ? ?方向?qū)к?向右) O4B BC其速度多邊形如圖1-4所示，有

8、 C=PC·v=3.75m/s 取曲柄位置“7”進(jìn)行加速度分析,分析過(guò)程同曲柄位置“3”.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4= a A4n + a A4= a A3n + a A4A3k + a A4A3大小 ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向 ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極點(diǎn)為P,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖1-5圖1-5則由圖15知， =42lO4A=0.176 m/s2 aA4A3K=24A4 A3=0.718 m/s2aA3n=4.043 m/s2用加速度影象法求

9、得a B = a A4 ×lO4B/lO4A=4.35m/s2 取5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得aC = aB+ aCBn+ aCB大小 ? ?方向 導(dǎo)軌 CB BC其加速度多邊形如圖15所示，有aC = pC·a = 4.3m/s2、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析取“7”點(diǎn)為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作,組示力體如圖16所示。圖16已知G6=800N，又ac= 4.3m/s2,可以計(jì)算i6=- （G6/g）×ac =-（800/9.8）×4.3=-351N 又F=P+G6+Pi6+N45+N16=0，作為多邊行如圖1-7所示，µN=

10、80N/mm。圖1-7由圖1-7力多邊形可得： N45,N16 分離2，3構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示，在圖中，由三力匯交定理得：圖1-8代入數(shù)據(jù)， 得N23=12720N 作力的多邊形如圖1-9所示，µN=80N/mm。 圖1-9 對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作曲柄平衡力矩如圖1-10所示， 圖1-10三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（詳情見(jiàn)A3圖紙）（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、已知：擺桿為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角s，回程運(yùn)動(dòng)角'，如圖8所示，擺桿長(zhǎng)度lO9D，最大擺角max，許用壓力角（見(jiàn)下表）；凸輪與曲柄共軸。2、要求：確定

11、凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑T，畫出凸輪實(shí)際廓線。3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)數(shù)據(jù)單位凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)max15°lOqD135mm38°70°S10° 70°r045mmlO2O9150mm（二）設(shè)計(jì)過(guò)程選取比例尺，作圖l=1mm/mm。1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以作r0=45mm基圓；2、再以O(shè)2為圓心，以lO2O9/l=150mm為半徑作轉(zhuǎn)軸圓；3、在轉(zhuǎn)軸圓上O2右下方任取一點(diǎn)O9;4、以O(shè)9為圓心，以lOqD/l=130mm為半徑畫弧與基圓交于D點(diǎn)。O9D即為擺動(dòng)從動(dòng)件推程起始位置，再以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程、

12、近休，這四個(gè)階段。再以11.6°對(duì)推程段等分、11.6°對(duì)回程段等分（對(duì)應(yīng)的角位移如下表所示），并用A進(jìn)行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸圓山的一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)即為擺桿再反轉(zhuǎn)過(guò)程中依次占據(jù)的點(diǎn)，然后以各個(gè)位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置畫出來(lái)，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點(diǎn)的位置，再用光滑曲線把各個(gè)點(diǎn)連接起來(lái)即可得到凸輪的外輪廓。5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用目測(cè)法估計(jì)凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為A點(diǎn)）；以A點(diǎn)位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點(diǎn)；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑

13、r畫圓，三個(gè)小圓分別交于D、E、F、G四個(gè)點(diǎn)處，如下圖9所示；過(guò)D、E兩點(diǎn)作直線，再過(guò)F、G兩點(diǎn)作直線，兩直線交于O點(diǎn)，則O點(diǎn)近似為凸輪廓線上A點(diǎn)的曲率中心，曲率半徑；此次設(shè)計(jì)中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑 。圖9（2）凸輪滾子半徑的選擇（rT）凸輪滾子半徑的確定可從兩個(gè)方向考慮：幾何因素應(yīng)保證凸輪在各個(gè)點(diǎn)車的實(shí)際輪廓曲率半徑不小于 15mm。對(duì)于凸輪的凸曲線處，對(duì)于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用考慮，因?yàn)樗粫?huì)發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設(shè)計(jì)的輪廓曲線上，最小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪上的凸曲線，則應(yīng)用公式：；力學(xué)因素滾子的尺寸還受到其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的限制，不能做的太小，通常取及。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rT=15mm。得到凸輪實(shí)際廓線，如圖10所示。 圖10四、參考文獻(xiàn)1、機(jī)械原理/孫恒，陳作模，葛文杰主編六版北京2006.52、理論力學(xué)/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編六版北京2002.83、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書/羅洪田主編北京1986.10五、心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)機(jī)械原理這門課程的理解，同時(shí)我也對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析與