牛头刨床机械原理课程设计

1、 机械原理课程设计说 明 书设计题目 牛头刨床导杆机构的动态静力分析及凸轮机构的设计系 别 机械工程系 专业班级 数控 学生姓名 学 号 200900104078 指导教师 2011 年 6 月 11 日目录：1、 程设计任务书 1 (1)工作原理及工艺动作过程 1（2）原始数据及设计要求 22、 设计说明书 3（1）画机构的运动简图 3（2）对位置3点进行速度分析和加速度分析 3（3）对位置8点进行速度分析和加速度分析 5（4）对位置3点进行动态静力分析 6（5）刨头C点的运动线图 7（6）凸轮的设计及从动件运动线图 83、 总结和心得 104、 附件和参考文献 11一、课程设计任务书1.

2、工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时, 如图(1-1）所示，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；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。切削阻力如图(b）所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr图（1-1）2原始数据及设计要求设计内容导杆机构的运动分析符号n2单位r/minmm方案724301108100.3618040

3、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。二、设计说明书 1画机构的运动简图1、根据方案提供的数据, 以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。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8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2方向将曲柄圆作12等分的位置,分别作出第方案的第3位置和第8位置滑块C所处的位置。

4、2. 对位置3点进行速度分析和加速度分析 （a)速度分析 取速度比例尺=0.01对A点： = + 方向： /大小： ？ ？ 画速度矢量图,求得:=V= V=对于C点： = + 方向： /导轨 大小： ？ ？ 作速度矢量图, 求得: =(b)加速度分析 选取加速度比例尺为=对于A点：= + = + + 方向： A A / 大小： ？ ?已知: = =2= 作加速度矢量图,求得：=, = 对于C点： = + + 方向：/导轨 B CB 大小： ？ ？ 已知: = ,=，作加速度矢量图,求得： = 3对位置8点进行速度分析和加速度分析（a)速度分析 位置8和位置8重合取速度比例尺= =0.829m/

5、s = 0 = 0 (b)加速度分析 选取加速度比例尺为=对于A点： = = + 方向： A / 大小： ？ ?已知= 作加速度矢量图，求得：= = 对于C点 ： = + 方向：/导轨 B 大小： ？ ？ 已知= 作加速度矢量图，求得：= 4对位置3点进行动态静力分析(a)数据要求P620N180mm40mm8000N100mm(b)动态静力分析以构件6作为研究对象进行动态静力分析，作组力体图 由 = + + + + = 0 方向： BC 导轨 导轨 导轨 导轨 大小： ？ ？ 已知G6=620N，FI6= m= 780.2N，= 8000 N 作力矢量图，求得： F56=8768 N，FI6

6、=486.2 N由= · + · · = 0求得：=924.157mm以构件3和4作为研究对象进行运动静力分析，作出杆组力体图= + + = 0 由三力交汇定理，作力矢量图，求得：已知： F34=14317.2 N，F14=5781N 以构件1作为研究对象，作出曲柄的扭矩示图 = M = 0 已知：= 88.5mm，求得：M = 1267 N·m 5刨头的位移，速度和加速度曲线方案3 C点各个位置的位移、速度、加速度数据统计如下： 位置123456789101112位移（mm）0208416424432839241638429014436速度（m/s）0

7、0.671.001.231.221.000.670-0.93-1.92-1.88-0.95加速度（m/s²）11.57.1401.5-1.4-4-6.7-12.6-7.68.58.38.3 根据图表统计的数据在1号图纸上分别作出C点相应的位移、速度、加速度图 。 6凸轮机构的设计（a）设计要求设计内容符号数据单位凸轮机构设计max15°lO9D130mm42°75°S10° 65°r045mmlO2O9150mm（b）设计原理凸轮轮廓曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-w，使其绕轴心O转动。这是

8、凸轮于推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其机架O点以角速度-w绕轴心O转动，一方面又在绕机架O点作匀加速摆动。这样，推杆在这种复合运动中，其滚子中心运动的轨迹即为凸轮的理论轮廓线。以理论轮廓线上一系列点为圆心，以滚子半径r为半径，作一系列的圆，在作此圆族的包络线，即为凸轮的工作廓线。（c）凸轮从动件的运动线图数据凸轮转角（°）推程远休S回程12.52537.55062.5751010.821.632.443.25465摆角（°）0.41.73.713. 314.615014.512.85.02.20.50角速度（rad/s）1.01.43.0

9、1.41.0001.12.23.32.21.10角加速度(ras/s²)0.60.60.60.60.60.600.80.80.80.80.80.8（d）设计过程如A3图所示：选取比例尺，作图l=1mm/mm。1、取任意一点O2为圆心，以 作基圆，再以O2为圆心，以为半径作转轴圆，在转轴圆上O2左上方任取一点O9。 2、以O9为圆心，以为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再逆时针方向旋转画的圆弧，再把圆弧按0、1、4、9、4、1、0分成6份；分别连接和圆弧上的这些点，则得到摆杆的各个位置角度；再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程，这三个阶段。再

10、以对推程段等分、对回程段等分，并用1-13数字进行标记，得到了转轴圆上的一系列的点，这些点即为摆杆在反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。在外轮廓上取一系列的点，以为滚子半径作一系列的圆，再作此圆族的包络线，即为凸轮的实际轮廓。3、凸轮曲线上最小曲率半径的确定：用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径：先用目测法估计凸轮理论廓线上的的大致位置（记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上；在圆A两边分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个

11、小圆分别交于E、F、H、M四个点处，如图所示；过E、F两点作直线，再过H、M两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径。三、总结 通过对牛头刨床的运动分析与设计，根据机构运动特性和传力特性,现对牛头刨床作出如下评价： 1、行程大小，即主动件位于两侧极限为止时，刨刀行程H在所须的长度（约在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回时，工作台做横向进给，每次横向进给量相同；2、运动特性，刨刀匀速前进，快速返回，以减少非工段时间，有急回特性；这样可以提高生产率。3、整体运动空间的大小，即尺寸的范围大约在1200mm左右，宽900mm左右。五、心得通过这次课程设计，我对机械运动学的分析和设计有了更深入的了解，也掌握了凸轮设计的反转法原理。我