牛头刨床课程设计说明书和CAD图机械设计资料
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牛头刨床课程设计说明书和CAD图
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机械原理课程设计任务书设计题目：牛头刨床机构分析及设计机构位置编号： 1 7方案号： 方案班 级： 25040801姓 名： 程良 学 号： 132011年1月13日4设计题目：牛头刨床的设计一 机构简价与设计数据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。刨头在工作行程中，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少电动机容量。图1 牛头刨床机构简图及阻力曲线图2设计数据 见表1。表1 设 计 数 据案方位单号符容内计设导杆机械的运动分析导杆机构的动态静力分析n2lO2O4lO2AlO4BlBClO4S4xS6yS6G4G6PyPJS4r/minmmNmmKgm2603801105400.250.5240502007007000801.164350905800.30.5200502208009000801.2724301108100.360.51804022062080001001.2案方位单号符容内计设飞轮转动惯量的确定凸轮机构的设计齿轮机构的设计nO5z1zOz1JO2JO1JO3JO5maxlO9D0010dO5 dO3m12mO31r/minKgm2mmmm0.1514401020400.50.30.20.2151254075107510030063.5200.1514401316400.50.40.250.2151353870107010030064200.1614401519500.50.30.20.2151304275106510030063.520二、设计内容1导杆机构的运动分析已知： 曲柄每分钟转数，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上（见图2）。要求: (1) 作机构的运动简图。(2) 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（参考图例1）。曲柄位置图的作法为（见图2），取1和为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，和为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，顺方向将曲柄圆周作12等分的位置。2导杆机构的动态静力分析已知：各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量及切削力的变化规律（图1，）。要求：按表2所分配的第二行的一个位置，求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上（参考图例1）。表2 机构位置分配表学生编号123456789101112131415位置编号1234567891011121237868121131174789学生编号161718192021222324252627282930位置编号456789101112123456101211252738645910113飞轮设计已知：机器运转的速度不均匀系数，由动态静力分析所得的平衡力矩，具有定传动比的各构件的转动惯量J，电动机、曲柄的转速、及某些齿轮的齿数（参见表4-1）。驱动力矩为常数。要求：用惯性力法确定安装在轴上的飞轮转动惯量。以上内容作在2号图纸上（参考图例2）。4凸轮机构设计已知：摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角0，远休止角01，回程运动角0（见图3），摆杆长度，最大摆角，许用压力角（参见表1）；凸轮与曲柄共轴。要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。以上内容作在2号图纸上（参考图例5）。图2 曲柄位置图 图3 摆杆加速度线图5齿轮机构的设计已知：动机、曲柄的转速、，皮带轮直径、，某些齿轮的齿数，模数，分度圆压力角（参见表1）；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动。要求：算齿轮的齿数，选择齿轮副的变位系数，计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图（参考图例3）。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：1，7方案号：班 级：姓 名：学 号：年 月 日目录一 导杆机构的运动分析u 机构的运动简图u 机构在位置1的速度及加速度分析u 机构在位置7的速度及加速度分析u 刨头的运动线图二 导杆机构的动态静力分析u 在位置1 7处各运动副反作用力u 在位置1 7处曲柄上所需的平衡力矩三 飞轮设计u 安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的 确定四 凸轮机构设计u 凸轮基本尺寸的确定u 凸轮实际廓线的画出五 齿轮机构的设计u 齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定u 齿轮传动的啮合图的绘制 u 一 导杆机构的运动分析（1） 机构的运动简图（2）机构在位置1的速度及加速度分析I. 速度分析A点的速度分析图有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=264606.702 rad/sVA3= LO2A * 20.603 m/s由图可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.043m2/s a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0由图分析：a A4 = a n A3 = 4.043m2/saB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B 4+ a n C6B4由速度分析可知：anC6B4=0所以aC6= aB+ anB +aC6B4+ anC6B4由图分析：aC6B4=1.800 m2/saC6=6.200m2/s（3）机构在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 机构在位置7的速度多边形有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=6.702rad/sVA3= LO2A * 2=0.603 m/s由图可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s可得有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s.又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由图分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/sII.加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = anA3 + aA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/sanA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.04m2/s aA3 =0 a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0.793m2/s由图分析：ar A4A3=2.700m2/saA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B4 + a n C6B4其中aB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=4.110m2/sanB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/sanC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s由图分析：aC6B4=1.700m2/saC6=4.100m2/s（4）刨头的运动线图由计算得刨头C在各个位置对应位移 速度 加速度，将其依次连接，构成圆滑的曲线，即得刨头C的运动线图。刨头线图如下： 二 导杆机构的动态静力分析（1） 在位置1处各运动副反作用力 杆组受力分析图由于在一位置时杆组不受生产阻力P的作用，力分析图如下：由此时aC=6.599 m2/s,Fs=maC=806.599=527.928NG6=800N由此得来力多边形力多边形如图：由上得Fn=827.9N, F45=528.7N杆组受力分析图5杆为二力杆，故受力相反。有F54=528.7N, aB4=（anB4）2+（aB4）2）12=（0+6.8962）12=6.896 m2/saS= aB40.5=3.448 m2/sFS=-m* aS=-22*3.448=75.86N角加速度= aB4/L O4B=6.8960.58=11.89rads2惯性力偶M=-J=-14.268N*m由对点O4求矩得F 24=384.47N故力多边形为：由力多边形得FO4=268.1N杆组的受力分析 （2） 在位置7处各运动副反作用力由于在一位置时杆组不受生产阻力P的作用杆组受力分析图由此时aC=4.138m2/s,Fs=maC=804.138=331NG6=800N P=9000N由此得来力多边形由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N杆组受力分析图5杆为二力杆，故受力相反。有F54= F45 =8973.2N, aB4=（anB4）2+（aB4）2）12=（0.3182+4.112）12=4.12 m2/saS= aB40.5=2.06 m2/sFS=-m* aS=-22*2.06=45.32N角加速度= aB4/L O4B=4.110.58=7.086rads2惯性力偶M=-J=8.5034N*m由对点O4求矩得F 24=4866.4N故力多边形为：由力多边形得FO4=4031.3N杆组的受力分析F42=F24= 4866.4 N (3)曲柄上所需的平衡力矩在位置1处由于力与杆件方向相同，所以力偶M=0在位置7处F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113.35 N*m三 飞轮设计安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF位置123456平衡力矩0300480525457.5367.57891011121247.51037.556.25-52.5-750由图可得最大盈亏功【W】=3589 J 四 凸轮机构的设计1求摆动从东件凸轮的运动规律 由摆杆9做等加速等减速运动，及角角加速度与角度的关系可得：设：在035度时： =a; 在3570 度时： =-a; 在7080度时： =0 在80115度时： =-a 在115150度时： =a那么：在035度时： d=a 在3570 度时： d=70a-a 在7080度时： d=0 在80115度时： d=-a+80a 在115150度时： d=a-150a得：在035度时： = 在3570 度时： =-+70a-1225a 在7080度时： =1225a 在80150度时： 图像与在070度时的图像关于=75对称。 由以上计算可得 =1225a= a=0.0122由公式得出如下数据关系由以上数据画出从动杆运动线图2求凸轮基圆半径通过作图法求出基圆半径=60mm,再做出凸轮的理论和实际廓线。五 齿轮机构的设计1 Z2齿轮齿数的确定由齿轮的传动情况可得：= 得 =480(rad/s)= 得=192(rad/s)= 得 = =392 齿轮副-的变位系数的确定有图可知：r sin=mzsin/2 =代入不根切的几何条件式 得x 于是得出不发生根切的最小变位系数为= 当=,z=13时，有 =0.24, =-0.24 3 ，齿轮数据的确定名称符号齿轮1齿轮2变位系数x0.24-0.24分度圆直径d78234啮合角2020齿顶高7.444.56齿根高6.068.94齿顶圆直径92.88243.12齿根圆直径65.88216.12中心距a1564 画出齿轮副-由计算结果，利用CAD二次开发软件，画出两个齿轮，然后组装为齿轮啮合图，并作标注。 课程设计感想 机械设计是我们机械专业的专业基础课，是一门理论和实践相结合的课程。课程设计就是要把我们平时所学的理论知识用于实践，既是对我们所学知识的检验，也是让我们更叫熟悉课堂上学到的东西。 牛头刨床的课程设计几乎包含了我们本学期所学的所有重点内容的实践知识，从速度，加速度和受力分析，到飞轮的计算，再到凸轮齿轮的设计，让我们在设计的过程中对平时所学知识的认识有所加深。杆件的速度，加速度和受力的分析中，我深刻地体会到做学问要一丝不苟，因为在众多的因素中，少考虑了一项的话，就会给整个设计带来根本性的错误。另外，作图的准确性也直接影响了结果的准确性。 在凸轮的设计过程中，对运动和受力要求，要能准确理解其在设计过程的哪个环节代表什么意义。首先，准确的计算是设计的基础，在凸轮中要根据等加速度和等减速度的要求求出摆角和行程角的关系。这其中可以利用EXCEL软件求出很多分点的数值，对后面设计的准确性有很大的帮助。在确定凸轮基圆时，我本想用解析法，即把书上的基圆半径的公式换成角度关系，但发现简单的替换是不正确的，我通过在网上搜索相关资料，发现有很多关于快速准确求出凸轮基圆半径的论文。但大多数给出的解析公式都包含凸轮中心到摆杆中心的距离这个量，而在本课程设计中，这是一个待求量，所以我选择了作图法。 在设计齿轮时，我先通过设计要求求出齿数和变位数，在求出一些基本量。在画齿轮图时，我想起在参加机械创新大赛时，一个学长做过在PROE中的齿轮二次开发函数，于是经过搜索，我发现经过安装二次开发的CAXA可以由齿数，模数和变位数直接画出齿轮图，而且和我计算的基本量的尺寸一样。于是我将图导入CAD再进行组合布图，就很方便的得出了齿轮的啮合图。其实在整个产品开发中，主要精力在产品的构思和结构设计上，至于出图，应该是个体力活，因此，多掌握一些画图软件和画图技巧可以大大减少工作量。 另外，真正的产品设计是一个十分复杂的过程，团队的协作也很有必要，在本课程设计中，飞轮设计所用到的数据就是一组人的计算结果，所以，学会分工协作在设计中也会发挥很大的作用。 总体感觉，课程设计对我们工科的学生来说，对于掌握课本知识和锻炼动手能力是十分有益处的。20目录一 导杆机构的运动分析u 机构的运动简图u 机构在位置1的速度及加速度分析u 机构在位置7的速度及加速度分析u 刨头的运动线图二 导杆机构的动态静力分析u 在位置1 7处各运动副反作用力u 在位置1 7处曲柄上所需的平衡力矩三 飞轮设计u 安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的 确定四 凸轮机构设计u 凸轮基本尺寸的确定u 凸轮实际廓线的画出五 齿轮机构的设计u 齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定u 齿轮传动的啮合图的绘制 一 导杆机构的运动分析（1） 机构的运动简图（2）机构在位置1的速度及加速度分析I. 速度分析A点的速度分析图有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=264606.702 rad/sVA3= LO2A * 20.603 m/s由图可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.043m2/s a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0由图分析：a A4 = a n A3 = 4.043m2/saB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B 4+ a n C6B4由速度分析可知：anC6B4=0所以aC6= aB+ anB +aC6B4+ anC6B4由图分析：aC6B4=1.800 m2/saC6=6.200m2/s（3）机构在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 机构在位置7的速度多边形有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=6.702rad/sVA3= LO2A * 2=0.603 m/s由图可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s可得有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s.又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由图分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/sII.加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = anA3 + aA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/sanA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.04m2/s aA3 =0 a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0.793m2/s由图分析：ar A4A3=2.700m2/saA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B4 + a n C6B4其中aB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=4.110m2/sanB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/sanC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s由图分析：aC6B4=1.700m2/saC6=4.100m2/s（4）刨头的运动线图由计算得刨头C在各个位置对应位移 速度 加速度，将其依次连接，构成圆滑的曲线，即得刨头C的运动线图。刨头线图如下： 二 导杆机构的动态静力分析（1） 在位置1处各运动副反作用力 杆组受力分析图由于在一位置时杆组不受生产阻力P的作用，力分析图如下：由此时aC=6.599 m2/s,Fs=maC=806.599=527.928NG6=800N由此得来力多边形力多边形如图：由上得Fn=827.9N, F45=528.7N杆组受力分析图5杆为二力杆，故受力相反。有F54=528.7N, aB4=（anB4）2+（aB4）2）12=（0+6.8962）12=6.896 m2/saS= aB40.5=3.448 m2/sFS=-m* aS=-22*3.448=75.86N角加速度= aB4/L O4B=6.8960.58=11.89rads2惯性力偶M=-J=-14.268N*m由对点O4求矩得F 24=384.47N故力多边形为：由力多边形得FO4=268.1N杆组的受力分析 （2） 在位置7处各运动副反作用力由于在一位置时杆组不受生产阻力P的作用杆组受力分析图由此时aC=4.138m2/s,Fs=maC=804.138=331NG6=800N P=9000N由此得来力多边形由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N杆组受力分析图5杆为二力杆，故受力相反。有F54= F45 =8973.2N, aB4=（anB4）2+（aB4）2）12=（0.3182+4.112）12=4.12 m2/saS= aB40.5=2.06 m2/sFS=-m* aS=-22*2.06=45.32N角加速度= aB4/L O4B=4.110.58=7.086rads2惯性力偶M=-J=8.5034N*m由对点O4求矩得F 24=4866.4N故力多边形为：由力多边形得FO4=4031.3N杆组的受力分析F42=F24= 4866.4 N (3)曲柄上所需的平衡力矩在位置1处由于力与杆件方向相同，所以力偶M=0在位置7处F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113.35 N*m三 飞轮设计安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF1234560300480525457.5367.57891011121247.51037.556.25-52.5-750四 凸轮机构设计（1）凸轮基本尺寸的确定（2）凸轮实际廓线的画出五 齿轮机构的设计（1） 齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定 齿轮2的齿数Z2确定： o2=40Z21613=n0no2=7.5 得Z2=39 取x1=-x2=0.5 x1min=17-1317=0.236 x2min=17-3917=-1.29 计算两齿轮的几何尺寸： 小齿轮 d1=mZ1=613=78mm ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm da1=d1+2*ha1=78+2*9=96 df1=d1-2*h f1=78-9=69 db1=d1*cos=78*cos20=73.3 s1=m*( （2）齿轮传动的啮合图的绘制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：1，7方案号：班 级：25040801姓 名：程良学 号：132011年 1 月 13 日目录一 导杆机构的运动分析u 机构的运动简图u 机构在位置1的速度及加速度分析u 机构在位置7的速度及加速度分析u 刨头的运动线图二 导杆机构的动态静力分析u 在位置1 7处各运动副反作用力u 在位置1 7处曲柄上所需的平衡力矩三 飞轮设计u 安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的 确定四 凸轮机构设计u 凸轮基本尺寸的确定u 凸轮实际廓线的画出五 齿轮机构的设计u 齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定u 齿轮传动的啮合图的绘制 一 导杆机构的运动分析（1） 机构的运动简图（2）机构在位置1的速度及加速度分析I. 速度分析A点的速度分析图有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=264606.702 rad/sVA3= LO2A * 20.603 m/s由图可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.043m2/s a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0由图分析：a A4 = a n A3 = 4.043m2/saB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B 4+ a n C6B4由速度分析可知：anC6B4=0所以aC6= aB+ anB +aC6B4+ anC6B4由图分析：aC6B4=1.800 m2/saC6=6.200m2/s（3）机构在位置7的速度及加速度分析 I.速度分析 机构在位置7的速度多边形有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=6.702rad/sVA3= LO2A * 2=0.603 m/s由图可知：VA4 = 0.282m/s ,VA4A3 = 0.536m/s可得有：VB4/VA4=LO4B/LO4A 所以 VB4=0.429m/s.又有 VC6 = VB4+ VC6B4 由图分析：VC6B4 = 0.092m/s, VC6 = 0.42m/sII.加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = anA3 + aA3+ ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0.209 m2/sanA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.04m2/s aA3 =0 a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0.793m2/s由图分析：ar A4A3=2.700m2/saA4 = 2.700m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B4 + a n C6B4其中aB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=4.110m2/sanB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0.318 m2/sanC6B4= V2C6B4/ LCB=0.049m2/s由图分析：aC6B4=1.700m2/saC6=4.100m2/s（4）刨头的运动线图由计算得刨头C在各个位置对应位移 速度 加速度，将其依次连接，构成圆滑的曲线，即得刨头C的运动线图。刨头线图如下： 二 导杆机构的动态静力分析（1） 在位置1处各运动副反作用力 杆组受力分析图由于在一位置时杆组不受生产阻力P的作用，力分析图如下：由此时aC=6.599 m2/s,Fs=maC=806.599=527.928NG6=800N由此得来力多边形力多边形如图：由上得Fn=827.9N, F45=528.7N杆组受力分析图5杆为二力杆，故受力相反。有F54=528.7N, aB4=（anB4）2+（aB4）2）12=（0+6.8962）12=6.896 m2/saS= aB40.5=3.448 m2/sFS=-m* aS=-22*3.448=75.86N角加速度= aB4/L O4B=6.8960.58=11.89rads2惯性力偶M=-J=-14.268N*m由对点O4求矩得F 24=384.47N故力多边形为：由力多边形得FO4=268.1N杆组的受力分析 （2） 在位置7处各运动副反作用力由于在一位置时杆组不受生产阻力P的作用杆组受力分析图由此时aC=4.138m2/s,Fs=maC=804.138=331NG6=800N P=9000N由此得来力多边形由上得Fn=1068.5N, F45=8973.2N杆组受力分析图5杆为二力杆，故受力相反。有F54= F45 =8973.2N, aB4=（anB4）2+（aB4）2）12=（0.3182+4.112）12=4.12 m2/saS= aB40.5=2.06 m2/sFS=-m* aS=-22*2.06=45.32N角加速度= aB4/L O4B=4.110.58=7.086rads2惯性力偶M=-J=8.5034N*m由对点O4求矩得F 24=4866.4N故力多边形为：由力多边形得FO4=4031.3N杆组的受力分析F42=F24= 4866.4 N (3)曲柄上所需的平衡力矩在位置1处由于力与杆件方向相同，所以力偶M=0在位置7处F42= F24=4866.4 N 力偶M= F24*sin15* L4=113.35 N*m三 飞轮设计安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF位置123456平衡力矩0300480525457.5367.57891011121247.51037.556.25-52.5-750由图可得最大盈亏功【W】=3589 J JF=900W*n22= 11.985kg*m2四 凸轮机构的设计1求摆动从东件凸轮的运动规律 由摆杆9做等加速等减速运动，及角角加速度与角度的关系可得：设：在035度时： =a; 在3570 度时： =-a; 在7080度时： =0 在80115度时： =-a 在115150度时： =a那么：在035度时： d=a 在3570 度时： d=70a-a 在7080度时： d=0 在80115度时： d=-a+80a 在115150度时： d=a-150a得：在035度时： =a22 在3570 度时： =-a22+70a-1225a 在7080度时： =1225a 在80150度时： 图像与在070度时的图像关于=75对称。 由以上计算可得 max=1225a=15o a=0.0122由公式得出如下数据关系由以上数据画出从动杆运动线图2求凸轮基圆半径通过作图法求出基圆半径r0=60mm,再做出凸轮的理论和实际廓线。五 齿轮机构的设计1 Z2齿轮齿数的确定由齿轮的传动情况可得：n0d05=n0d03 得 n0=n0d05d03 = 1440*100300 =480(rad/s)z0m031n3=z1m031n1 得n1=z0m031n3z1m031 = 16*480*440*4 =192(rad/s) z1m12n1=z2m12 得 z2= z1m12n1m12n2 = 13*6*1926*64 =392 齿轮副z1-z2的变位系数的确定有图可知：1r sin=mzsin/2 B= ha*-xmsin代入不根切的几何条件式 B1得x ha*- zsin22 于是得出不发生根切的最小变位系数为Xmin= ha*- zsin22 当=20。, ha*=1,z=13时，有 x1=0.24, x2=-0.24 3 z1，z2齿轮数据的确定名称符号齿轮1齿轮2变位系数x0.24-0.24分度圆直径d78234啮合角2020齿顶高ha7.444.56齿根高hf6.068.94齿顶圆直径da92.88243.12齿根圆直径df65.88216.12中心距a1564 画出齿轮副z1-z2的啮合图由计算结果，利用CAD二次开发软件，画出两个齿轮，然后组装为齿轮啮合图，并作标注。 课程设计感想 机械设计是我们机械专业的专业基础课，是一门理论和实践相结合的课程。课程设计就是要把我们平时所学的理论知识用于实践，既是对我们所学知识的检验，也是让我们更叫熟悉课堂上学到的东西。 牛头刨床的课程设计几乎包含了我们本学期所学的所有重点内容的实践知识，从速度，加速度和受力分析，到飞轮的计算，再到凸轮齿轮的设计，让我们在设计的过程中对平时所学知识的认识有所加深。杆件的速度，加速度和受力的分析中，我深刻地体会到做学问要一丝不苟，因为在众多的因素中，少考虑了一项的话，就会给整个设计带来根本性的错误。另外，作图的准确性也直接影响了结果的准确性。 在凸轮的设计过程中，对运动和受力要求，要能准确理解其在设计过程的哪个环节代表什么意义。首先，准确的计算是设计的基础，在凸轮中要根据等加速度和等减速度的要求求出摆角和行程角的关系。这其中可以利用EXCEL软件求出很多分点的数值，对后面设计的准确性有很大的帮助。在确定凸轮基圆时，我本想用解析法，即把书上的基圆半径的公式换成角度关系，但发现简单的替换是不正确的，我通过在网上搜索相关资料，发现有很多关于快速准确求出凸轮基圆半径的论文。但大多数给出的解析公式都包含凸轮中心到摆杆中心的距离这个量，而在本课程设计中，这是一个待求量，所以我选择了作图法。 在设计齿轮时，我先通过设计要求求出齿数和变位数，在求出一些基本量。在画齿轮图时，我想起在参加机械创新大赛时，一个学长做过在PROE中的齿轮二次开发函数，于是经过搜索，我发现经过安装二次开发的CAXA可以由齿数，模数和变位数直接画出齿轮图，而且和我计算的基本量的尺寸一样。于是我将图导入CAD再进行组合布图，就很方便的得出了齿轮的啮合图。其实在整个产品开发中，主要精力在产品的构思和结构设计上，至于出图，应该是个体力活，因此，多掌握一些画图软件和画图技巧可以大大减少工作量。 另外，真正的产品设计是一个十分复杂的过程，团队的协作也很有必要，在本课程设计中，飞轮设计所用到的数据就是一组人的计算结果，所以，学会分工协作在设计中也会发挥很大的作用。 总体感觉，课程设计对我们工科的学生来说，对于掌握课本知识和锻炼动手能力是十分有益处的。23目录一 导杆机构的运动分析u 机构的运动简图u 机构在位置1的速度及加速度分析u 机构在位置7的速度及加速度分析u 刨头的运动线图二 导杆机构的动态静力分析u 在位置1 7处各运动副反作用力u 在位置1 7处曲柄上所需的平衡力矩三 飞轮设计u 安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的 确定四 凸轮机构设计u 凸轮基本尺寸的确定u 凸轮实际廓线的画出五 齿轮机构的设计u 齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定u 齿轮传动的啮合图的绘制一 导杆机构的运动分析（1） 机构的运动简图（2）机构在位置1的速度及加速度分析I. 速度分析A点的速度分析图有：VA4 = VA3 + VA4A3 2=2n/60=264606.702 rad/sVA3= LO2A * 20.603 m/s由图可知：VA4 = 0, VA4A3 = 0.603 m/s由于V A4/ V B4 =l o4A/l o4B 所以V B4 =0 有 VC6 = VB 4+ VC6B4 分析可知：VC6B4 = 0, VC = 0 II加速度分析有aA4 = aA3 + aA4A3 aA4 + a n A4 = a n A3 +ar A4A3 + a KA3 其中a n A4= V2A4/ LO4A= 0aA3 = V2A3/ LO2A =0.6032 / （90*10-3）=4.043m2/s a KA3 =4VA4A3=2*4* VA4A3=0ar A4A3= V2A4A3/ LO4B=0由图分析：a A4 = a n A3 = 4.043m2/saB4/ aA4 = LO4B/LO4A 所以aB4=6.896m2/s anB4/ anA4 = LO4B/LO4A 所以anB4=0 m2/s aC6= aB+ aC6B4= aB+ a n B +aC6B 4+ a n C6B4由速度
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