1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)位置編號(hào)：12,4方案號(hào)：1班 級(jí)：25041001姓 名：宋函卿學(xué) 號(hào)：132013年 1 月 11 日 目錄一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 2計(jì)算數(shù)據(jù) 2二、設(shè)計(jì)（計(jì)算）說(shuō)明書(shū)5 1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）畫(huà)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 6 （2）對(duì)位置12,4進(jìn)行速度分析和加速度分析8 （3）對(duì)位置12點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析122.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)163.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)21三、課程設(shè)計(jì)總結(jié)24四、參考文獻(xiàn) 251、 設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床牛頭刨床主要用于單件小批生產(chǎn)中刨削中小型工件上的平面、成形面和溝槽。它的主要五大特點(diǎn)有：1、 牛頭刨床的工作臺(tái)能左右回轉(zhuǎn)

2、角度，工作臺(tái)具有橫向和升降的快速移動(dòng)機(jī)構(gòu)；用以刨削傾斜的平面，從而擴(kuò)大了使用范圍。2、 刨床的進(jìn)給系統(tǒng)采用凸輪機(jī)構(gòu)，有10級(jí)進(jìn)給量。改變走刀量，也非常方便。3、 牛頭刨床在走刀系統(tǒng)內(nèi)裝有過(guò)載安全機(jī)構(gòu)，當(dāng)由于操作不慎或者受到外力影響與切削超載時(shí)，走刀自行打滑，無(wú)損機(jī)件保證機(jī)床的正常運(yùn)行。4、 滑枕和床身導(dǎo)軌間以及具有速度的齒輪付和主要的滑動(dòng)導(dǎo)軌面，均有油泵打出的潤(rùn)滑油進(jìn)行循潤(rùn)滑。5、 牛頭刨床裝有離合器及制動(dòng)停車(chē)機(jī)構(gòu)，所以在變換速度，啟動(dòng)機(jī)床及停車(chē)時(shí)，可不必切斷電源，制動(dòng)停車(chē)機(jī)構(gòu)能使滑枕當(dāng)離合器脫開(kāi)時(shí)之慣性沖程量不大于10毫米。 我的課設(shè)是方案一二、牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介牛頭刨床是一種用于平面切削加工

3、的機(jī)床，如圖1。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2 和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，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，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量，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)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8 通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11 與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H 的空刀距離，見(jiàn)圖1，

4、b），而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī)容量。圖一：牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力曲線圖3、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案單位符號(hào)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m2 一60380110540135270240502007007000801.1方案單位符號(hào)內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)lo7Da&0&01&0do5do3m12mo31a mm mm 一151254075107510

5、030063.520四、設(shè)計(jì)內(nèi)容 一、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知：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所作的圓弧高的平分線上。 要求：（1）做機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （2）并作機(jī)構(gòu)上12,4兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。 以上內(nèi)容與后面的動(dòng)靜力分析一起畫(huà)在1 號(hào)圖紙上。曲柄位置圖的作法為取1 和89為工作形成起點(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲柄位置，19和79為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的位置，其余2，312 等，是由位置1 起順vw2 方向?qū)⑶鷪A周作12 等分的位置。步驟：1） 設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。按已知條件確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的未知參數(shù)。其中滑塊6 的導(dǎo)路x-x 的位置可根據(jù)連桿5

6、 傳力給滑塊6 的最有利條件來(lái)確定，即x-x 應(yīng)位于B 點(diǎn)所畫(huà)圓弧高的平分線上。2）作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。選取比例尺在1號(hào)圖紙上畫(huà)出12,4兩個(gè)曲柄位置作出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，其中12位置用粗線畫(huà)出。取滑塊6 在上極限時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得十二個(gè)曲柄位置。再作出開(kāi)始切削和中止切削所對(duì)應(yīng)的1和8兩位置。共計(jì)14 個(gè)機(jī)構(gòu)位置。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的速度加速度圖作圖過(guò)程1. 選取長(zhǎng)度比例尺 1:2，作出機(jī)構(gòu)在位置12，4的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2.12號(hào)位置速度加速度分析：A點(diǎn)的速度分析圖取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)（A2，A3，A4）進(jìn)行速度分析。對(duì)構(gòu)件2：VA2=2LO2A=（60X2）/60x0.

7、11=0.69 m/s對(duì)構(gòu)件3：構(gòu)件3和構(gòu)件2在A處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，VA3=VA2=0.69 m/s對(duì)構(gòu)件4：VA4=VA3+VA4A3大?。?？ ？方向：AO4 AO2 / AO4取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。得：VA4= VA4/ LO4AVA4A3VB4 = X LO4BVB5 = VB4對(duì)構(gòu)件4：VC5=VB5+VC5B5大?。?？ ?方向：/XX o4B CB取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。得：VC5=0.6168 m/s位置12的加速度分析對(duì)構(gòu)件2：aA2=w2 LO2A=6.28*6.2

8、8*0.11=4.338224 m/s對(duì)構(gòu)件3：構(gòu)件3和構(gòu)件2在A處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，aA3= aA2=4.338 m/s對(duì)構(gòu)件4：aA4= a A4n + a A4= aA3+ a A4A3k + a A4A3r大?。? 42lO4A ? ? 方向：? BA O4B AO2 O4B /O4B 取加速度極點(diǎn)p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm。a A4A3k= 24A4 A3=作加速度多邊形如下圖所示。對(duì)構(gòu)件5：: aC5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向： xx BO4 BO4 CB CB取加速度極點(diǎn)p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm

9、。作加速度多邊形如下圖所示。得：=9.059m/s,=9.059m/s （ ）得出：VC = 0.6168 m/s得出：aC=9.059m/s2（ ）4號(hào)位置位置4的速度分析 取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)（A2，A3，A4）進(jìn)行速度分析。對(duì)構(gòu)件2：VA2=2LO2A=（60X2）/60x0.11=0.69 m/s對(duì)構(gòu)件3：構(gòu)件3和構(gòu)件2在A處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，VA3=VA2=0.69 m/s對(duì)構(gòu)件4：VA4=VA3+VA4A3大小： ？ ？方向：AO4 AO2 / AO4取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。得：VA4=0.0.67212m/s，= VA4/ LO4

10、A=0.67212/0.48633=1.382 rad/s（順時(shí)針）VA4A3=0.15607m/s（A指向o2）VB4 = X LO4B=1.382*0.54=0.74628 m/sVB5 = VB4=0.74628m/s對(duì)構(gòu)件4：VC5=VB5+VC5B5大?。?？ ?方向：/XX o4B CB取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。得：VC5=0.74845 m/s位置4的加速度分析對(duì)構(gòu)件2：aA2=w2 LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s對(duì)構(gòu)件3：構(gòu)件3和構(gòu)件2在A處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，aA3= aA2=4.338 m/s對(duì)

11、構(gòu)件4：aA4= a A4n + a A4= aA3+ a A4A3k + a A4A3r大?。? 42lO4A ? ? 方向：? BA O4B AO2 O4B /O4B 取加速度極點(diǎn)p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm。a A4A3k= 24A4 A3=2*1.382*0.15607=0.4314 m/s=1.382*1.382*0.48633=0.92889 m/s作加速度多邊形如上圖所示。得：= 0.5498m/s ， =1.1079m/s0.5498/0.48633=1.13051.1305*0.54=0.61407 m/s1.382*1.382*0.54=1.03136m/s

12、對(duì)構(gòu)件5：: aC5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向： xx BO4 BO4 CB CB取加速度極點(diǎn)p，加速度比例尺a=0.01（m/s）/mm。作加速度多邊形如上圖所示。得：=0.6176m/s,=0.6176m/s位置要求圖解法結(jié)果12vc（m/s）0.6168ac(m/s)9.059 4vc（m/s）0.74845ac(m/s) 0.6176 二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計(jì)），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及切削力的變化規(guī)律。要求：按表2所分配的第二行的一個(gè)位置，求各運(yùn)動(dòng)副中反作用力及曲柄上

13、所需的平衡力矩。以上內(nèi)容作在運(yùn)動(dòng)分析的同一張圖紙上。首先按桿組分解實(shí)力體，用力多邊形法決定各運(yùn)動(dòng)副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩，將其分解為5-6桿組示力體，3-4桿組示力體和曲柄。取12號(hào)位置為研究對(duì)象： 5-6桿組示力體共受五個(gè)力，分別為G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力F16 均垂直于質(zhì)心， R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運(yùn)動(dòng)分析求得，方向水平向左。選比例尺= (10N)/mm，矢量圖解法： 已知P=7000N，G6=700N，ac=ac5=9.059m/s2 FI6=- G6/ga

14、c =700/109.059 = 634N （向右） F= G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 BC 大小 700 ？ ？F45=640N（）FRI6= 695 N 分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖所示，對(duì)3-4桿組示力體分析已知： F54=-F45=640N（），G4=200N 對(duì)O4點(diǎn)取矩得： F23=775N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0方向： M4o4 大?。?？ ？ O4B 圖解得：Fx= 130N Fy= 365N對(duì)曲柄分析Fr12 =Fr32=775NM=85N三、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求概述： 已知

15、擺桿9作等加速等減速運(yùn)動(dòng)，要求確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，將凸輪實(shí)際輪廓 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求概述畫(huà)在2號(hào)圖紙上。 該凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動(dòng)。各數(shù)據(jù)如表：符號(hào)maxlO9D s 【】單位 度mm 度 度數(shù)據(jù)15. 125 75 10 75 40 2.由以上給定的各參數(shù)值及運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得其運(yùn)動(dòng)方程如下表： 推程02o /2 回程o+so+s+o/2=24*/(25*)=/12-24（-17/36）2/25=96/25 =-96（-17/36）2/25=192/25=-192/25推程o /2o回程o+s+o/2o+s+o=/12-24（5/12-）2/25=24（8/9

16、-）2/25=96（5/12-）2/12=-96（8/9-）2/25=-192/25=192/253.依據(jù)上述運(yùn)動(dòng)方程繪制角位移、角速度、及角加速度的曲線：（1）、角位移曲線：、取凸輪轉(zhuǎn)角比例尺 =1.25/mm和螺桿擺角的比例尺=0.5/mm在軸上截取線段代表，過(guò)3點(diǎn)做橫軸的垂線，并在該垂線上截取33代表(先做前半部分拋物線).做03的等分點(diǎn)1、2兩點(diǎn)，分別過(guò)這兩點(diǎn)做軸的平行線。 、將左方矩形邊等分成相同的分?jǐn)?shù),得到點(diǎn)1和2 。、將坐標(biāo)原點(diǎn)分別與點(diǎn)1,2,3相連,得線段O1,O2和03,分別超過(guò)1,2,3點(diǎn)且平行與軸的直線交與1,2和3.、將點(diǎn)0,1,2,3連成光滑的曲線,即為等加速運(yùn)動(dòng)的位

17、移曲線的部分,后半段等減速運(yùn)動(dòng)的位移曲線的畫(huà)法與之相似. (2)角速度曲線:、選凸輪轉(zhuǎn)角比例尺=1.25/mm和角速度比例尺=0.0837(rad/s)/mm,在軸上截取線段代表。由角速度方程可得=o/2, = max ,求得v換算到圖示長(zhǎng)度,3點(diǎn)處=0/2,故max位于過(guò)3點(diǎn)且平行與軸的直線.由于運(yùn)動(dòng)為等加速、等減速,故連接03即為此段的角速度圖,下一端為等減速連接36即為這段角速度曲線。其他段與上述畫(huà)法相同,只是與原運(yùn)動(dòng)相反。(3)角加速度曲線:選取與上述相同的凸輪轉(zhuǎn)角比例尺=1.25/mm和角加速度比例尺 =0.8038(rad/s)/mm在軸上截取線段代表。由角加速度方程求的角加速度.

18、因運(yùn)動(dòng)為等加速,等減速,故各段加速度值也相同,只是方向相反.13段為加速段為正值,軸上取做平行于13的直線段即為1、3段的加速度，其余各段與3做法相似。序號(hào)0123456789偏角01.8757.513.125151513.1257.51.8750作擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)凸輪輪廓依據(jù)反轉(zhuǎn)法原理。即在整個(gè)機(jī)構(gòu)加上公共角速度（）（為原凸輪旋轉(zhuǎn)角速度）后，將凸輪固定不動(dòng)，而從動(dòng)件連同機(jī)架將以（）繞凸輪軸心逆時(shí)針?lè)较蚍崔D(zhuǎn)，與此同時(shí)，從動(dòng)件將按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律繞其軸心相對(duì)機(jī)架擺動(dòng)，則從動(dòng)件的尖頂在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的軌跡就是要設(shè)計(jì)的凸輪輪廓。 設(shè)計(jì)凸輪輪廓： 、繪制凸輪的理論輪廓線既滾子軸心實(shí)際

19、輪廓 將 曲線圖（如圖（1）的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角個(gè)分成4等份，按式求個(gè)等分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角位移值：1=1*11，1=2*22，的數(shù)值見(jiàn)表（1）。 選取適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺l定出O2和O9的位置（選取l=0.002m/mm）。以O(shè)2為圓心，以r0/l為半徑，作圓，再以以O(shè)2為圓心，以rb/l為半徑作基圓。以O(shè)9為圓心，以l Oo9D/l為半徑，作圓弧交基圓與DO（DO）。則O9DO便是從動(dòng)件的起始位置，注意，要求從動(dòng)件順時(shí)針擺動(dòng)，故圖示位置DO位于中心線O2O9的左側(cè)。 以O(shè)2為圓心，以l Oo9 O2/l為半徑作圓，沿（-）即為逆時(shí)針?lè)较蜃設(shè)2O9開(kāi)始依次取推程運(yùn)動(dòng)角0=75，遠(yuǎn)休止角s=10，回程

20、運(yùn)動(dòng)角 o=75和遠(yuǎn)休止角s=200,并將推程和回程運(yùn)動(dòng)角各分成4等份,得O91 ,O92, O93O99各點(diǎn)。它們便是逆時(shí)針?lè)较蚍崔D(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)體軸心的各個(gè)位置。 分別以O(shè)91 ,O92, O93O99為圓心，以l O9D/e為半徑畫(huà)圓弧，它們與基圓相交于D1 ，D2 ，D3D9，并作D1O91D1，D2O9rD分別等于擺桿角位移1，2，3。并使O91D1= O91 D1，O92D2= O92D2，則得D1，D2，D9（與D9重合）各點(diǎn)，這些點(diǎn)就是逆時(shí)針?lè)较蚍崔D(zhuǎn)時(shí)從動(dòng)件擺桿端滾子軸心的軌跡點(diǎn)。 將點(diǎn)D1，D2，D9連成光滑曲線。連成的光滑曲線便是凸輪的理論輪廓，亦即為滾子軸心的輪廓軌跡。B、繪制

21、凸輪的實(shí)際輪廓： 在上述求得的理論輪廓線上，分別以該輪廓線上的點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列滾子圓。 作該系列圓的內(nèi)包絡(luò)線，即為凸輪的實(shí)際輪廓，如圖。C、校核輪廓的最小曲率半徑min：在設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件凸輪的工作輪廓時(shí)，若滾子半徑rt 過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致工作輪廓變尖或交叉。在理論輪廓線上選擇曲率最大的一點(diǎn)E，以E為圓心作任意半徑的小圓，再以該圓與輪廓的兩個(gè)交點(diǎn)F和G為圓心，以同樣半徑作兩個(gè)小圓，三個(gè)小圓相交于H、I、J、K四點(diǎn)；連HI、JK得交點(diǎn)C，則C點(diǎn)和長(zhǎng)度CE可近似地分別作為理論輪廓上的曲率中心和曲率半徑min。由圖可知，CErt，故該凸輪輪廓的最小曲率半徑min符合要求。三、齒輪機(jī)構(gòu)的

22、設(shè)計(jì)：一 、設(shè)計(jì)要求： 計(jì)算該對(duì)齒輪傳動(dòng)的各部分尺寸，以2號(hào)圖紙繪制齒輪傳動(dòng)的嚙合圖，整理說(shuō)明書(shū)。1、齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)示意圖2、已知各數(shù)據(jù)如表：符號(hào)n0Z1d0d0m1，2m0，1 單位r/minmmmmr/min度數(shù)據(jù)14402010030063.560 20二、計(jì)算過(guò)程：因?yàn)閚o/no=do/do 得no=480r/min(20)(80)分度圓直徑（mm）120480基圓直徑（mm）112.76451齒頂圓直徑（mm）132492齒根圓直徑（mm）105465分度圓齒厚（mm）9.429.42分度圓齒距（mm）18.8418.84中心距300 得 z2=80三、繪制嚙合圖 齒輪嚙合圖是將齒輪

23、各部分按一定比例尺畫(huà)出齒輪嚙合關(guān)系的一種圖形.它可以直觀的的表達(dá)一對(duì)齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù),并可借助圖形做必要的分析。(1) 漸開(kāi)線的繪制: 漸開(kāi)線齒廓按漸開(kāi)線的形成原理繪制,如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下: 按齒輪幾何尺寸計(jì)算公式計(jì)算出各圓直徑: do” ，dob，d oa，d of，畫(huà)出各相應(yīng)圓,因?yàn)橐笫菢?biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合,故節(jié)圓與分度圓重合. 連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)P,過(guò)節(jié)點(diǎn)P作基圓切線,與基圓相切與N1,則即為理論嚙合線的一段，也是漸開(kāi)線發(fā)生線的一段 將線段分成若干等份：、 根據(jù)漸開(kāi)線特性，圓弧長(zhǎng)不易測(cè)得，可按下式計(jì)算N10弧所對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)： 代入數(shù)據(jù)： 按此弦長(zhǎng)在基圓上取0點(diǎn)。將基圓上的弧長(zhǎng)N10分成同樣等份，的基圓上的對(duì)應(yīng)分點(diǎn)1，2