机械原理课程设计。
计算说明书。
设计题目： 牛头刨床设计
学校： 广西工学院
院（系）： 机械工程系
2023年6月12日。
目录：1、 课程设计任务书2
1)工作原理及工艺动作过程2
2)原始数据及设计要求3
2、 设计（计算）说明书3
1）画机构的运动简图3
2）机构运动分析6
对位置11点进行速度分析和加速度分析………6
对位置7’点进行速度分析和加速度分析………8
3）对位置7’点进行动态静力分析11
3、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计12
4、参考文献16
5、心得体会16
6、附件17
一、课程设计任务书。
1. 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。
2．原始数据及设计要求。
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(详情见a1图纸)
1．画机构的运动简图。
1、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7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。
取第ⅱ方案的第11位置和第7’位置（如下图）。
、机构运动分析。
1）曲柄位置“11”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）
取曲柄位置“11”进行速度分析。因构件2和3在a处的转动副相连，故va2=va3，其大小等于w2lo2a，方向垂直于o2 a线，指向与ω2一致。
2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s
a3=υa2=ω2·lo2a=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥o2a）
取构件3和4的重合点a进行速度分析。列速度矢量方程，得。
a4= υa3+ υa4a3
大小。方向 ⊥o4b ⊥o2a ∥o4b
取速度极点p，速度比例尺v=0.02(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2
图1-2取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得。
c = b + cb
大小。方向 ∥xx(向右) ⊥o4b ⊥bc
取速度极点p，速度比例尺μv=0.02(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。
pb=p a4·o4b/ o4a=68.2 mm
则由图1-2知， υc=pc·μv=0.68m/s
加速度分析：
取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件2和3在a点处的转动副相连，故=,其大小等于ω22lo2a,方向由a指向o2。
2=6.702rad/s, =22·lo2a=6.7022×0.09 m/s2=4.042m/s2
取构件重合点a为研究对象，列加速度矢量方程得：
aa4 = aa4τ= aa3n + aa4a3k + aa4a3v
大小： ?42lo4a2ω4υa4 a3 ?
方向： ?b→a ⊥o4b a→o2 ⊥o4b（向右） ∥o4b（沿导路）
取加速度极点为p＇,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm,ω42lo4a=0.041 m/s2 aa4a3k=2ω4υa4 a3=0.417 m/s2
aa3n=4.043 m/s2
作加速度多边形如图1-3所示。
图１—3则由图1-3知， 取5构件为研究对象，列加速度矢量方程，得。
ac= ab+ acbn+ a cbτ
大小。方向∥导轨 √ c→b ⊥bc
由其加速度多边形如图1─3所示，有。
ac =p c·μa =3.925m/s2
2）曲柄位置“7’”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“7’”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“１１取构件3和4的重合点a进行速度分析。列速度矢量方程，得。
a4= υa3+ υa4a3
大小。方向 ⊥o4b ⊥o2a ∥o4b
取速度极点p，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-4。
图１—4pb=p a4·o4b/ o4a=39.3 mm
则由图1-4知，取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得。
c5 = b5+ υc5b5
大小。方向∥导轨(向右) ⊥o4b ⊥bc
其速度多边形如图1-4所示，有。
υc=pc·μv=3.75m/s
取曲柄位置“7’”进行加速度分析，分析过程同曲柄位置“3”.取曲柄构件3和4的重合点a进行加速度分析。列加速度矢量方程，得。
aa4= a a4n + a a4τ= a a3n + a a4a3k + a a4a3γ
大小 ? 42lo4a2ω4υa4 a3
方向 ? b→a ⊥o4b a→o2 ⊥o4b（向右） ∥o4b（沿导路）取加速度极点为p＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5
图1-5则由图1─5知， =42lo4a=0.176 m/s2 aa4a3k=2ω4υa4 a3=0.718 m/s2
aa3n=4.043 m/s2
用加速度影象法求得。
a b = a a4 ×lo4b/lo4a=4.35m/s2
取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得。
ac = ab+ acbn+ acbτ
大小。方向 ∥导轨 √ c→b ⊥bc
其加速度多边形如图1─5所示，有。
ac = pc·μa = 4.3m/s2
、机构动态静力分析。
取“7’”点为研究对象，分离构件进行运动静力分析，作，组示力体如图1─6所示。
图1—6已知g6=800n，又ac= 4.3m/s2,可以计算。
i6=- g6/g）×ac =-800/9.8）×4.3=-351n
又σf=p+g6+pi6+n45+n16=0，作为多边行如图1-7所示，n=80n/mm。
图1-7由图1-7力多边形可得： n45,n16
分离2，3构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，在图中，由三力汇交定理得：
图1-8代入数据， 得n23=12720n
作力的多边形如图1-9所示，n=80n/mm。
图1-9对曲柄2进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩如图1-10所示，图1-10
三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见a3图纸）
一）已知条件、要求及设计数据。
1、已知：摆杆９为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ，远休止角φs，回程运动角φ'，如图8所示，摆杆长度lo9d，最大摆角ψmax，许用压力角〔α〕见下表）；凸轮与曲柄共轴。
2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径ｒt，画出凸轮实际廓线。
3、设计数据：
二）设计过程。
选取比例尺，作图μl=1mm/mm。
1、取任意一点o2为圆心，以作r0=45mm基圆；
2、再以o2为圆心，以lo2o9/μl=150mm为半径作转轴圆；
3、在转轴圆上o2右下方任取一点o9;
4、以o9为圆心，以loqd/μl=135mm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，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.
6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用a进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再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。
5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择。
1）用**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（可记为a点）；以a点位圆心，任选较小的半径r作圆交于廓线上的b、c点；分别以b、c为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于d、e、f、g四个点处，如下图9所示；过d、e两点作直线，再过f、g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；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径 。
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