《机械原理》
课程设计说明书。
设计题目： 牛头刨床设计
学校 ： 广西工学院
系别： 机械工程系
专业班级： 机自y093班
学生姓名 ： 李珍宝。
学号 ： 200900104038
指导教师(签字。
5 月 30 日至 6 月 12 日。
共 2 周。
2011 年 6 月 12 日。
一．课程设计的目的1
二．课程设计的任务1
三．机构简介1
四．设计数据2
五．设计内容3
导杆机构运动分析3
导杆机构动态静力分析8
凸轮设计12
六．参考文献14
一。目的。机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。
其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。
二。任务。本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。
三．机构简介。
减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。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，有倒杆机构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1b)，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。
ab)图1 牛头刨床机构简图及阻力曲线图。
四．设计数据，见表1。
表1 设计数据。
1. 选择表1中的方案2
2. 选择曲柄处于位置1和位置7分别对其速度分析，加速度分析，动态静力分析。
五。设计内容。
一）导杆机构的运动分析。
1、曲柄位置“1”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“1”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。
ω2=2πn2 / 60 rad/s=6.70 rad/s
a3=υa2=ω2·lo2a=6.70×0.09m/s=0.603m/s 方向：⊥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 ⊥o4a ⊥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2
图2由图2知， υa3=·μv=60.3×0.01m/s=0.603 m/s
a4 =0 m/s
a4a3=0 m/s
用速度影像法求得，b5=υb4=0 m/s
又4=υa4/ lo4a=0 rad/s
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得。
c5=υb5+υc5b5
大小。方向 ∥xx ⊥o4b ⊥bc
取速度极点p，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。
则由图2知， υc5=·μv=0m/s
c5b5=0m/s
cb=0 rad/s
2.加速度分析：
取曲柄位置“1”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=6.70rad/s, =22·lo2a=6.702×0.09 m/s2=4.84m/s2
取构件重合点a为研究对象，列加速度矢量方程得：
aa4 = a a4n + aa4τ= aa3 + aa4a3k + aa4a3r
大小： ?42lo4a2ω4υa4 a3 ?
方向： ?b→a ⊥o4b a→o2 ⊥o4b（向左） ∥o4b（沿导路）
aa4n =ω42×lo4a·l=0 × 0.39=0 m/s2
a a3 =ω22×lo2a·l =6.702 ×90×0.001=4.04 m/s2
aa4a3k =2ω4υa4 a3 =2 × 0 × 0=0 m/s2
取加速度极点为p＇,加速度比例尺a=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形如图3所示。
图3由图3知，
aa4 =pa4·μa =4.04m/s2 方向p→a3
用加速度影象法求得。
ab5 = ab4 =7.64 m/s2 方向p→b’
取5构件为研究对象，列加速度矢量方程，得。
ac5= ab5+ ac5b5n+ a c5b5τ
大小。方向 ∥xx √ c→b ⊥bc
其加速度多边形如图3所示，有。
ac5 =p c·μa =67 × 0.1= 6.7 m/s2
a c5b5τ =22×0.1= 2.2 m/s2
2、曲柄位置“7”做速度分析，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。
取构件3和4的重合点a进行速度分析。
有ω2=2×3.14×64/60=6.70 rad/s 其转向为顺时针方向。
a3=υa2=ω2×lo2a·l =6.70×90×0.001=0.603 m/s 方向：a→o2
列速度矢量方程，得。
a4 = a3 + a4a3
大小。方向 ⊥o4a ⊥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。
图4则由图4知，a4=pa4·μv=34×0.01 m/s =0.34 m/s 方向p→a4
a4a3=a3a4·μv=49×0.01m/s=0. 49 m/s 方向a3→a4
4=υa4/ lo4a·l =0.34 / 0.39 =0.872 rad/s
其转向为顺时针方向。
b =ω4·lo4b·l =0.872×0.58=0.506 m/s 方向p→b
取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得。
c = b + cb
大小。方向 ∥xx ⊥o4b ⊥bc
其速度多边形如图4所示，有。
c=pc·μv=56×0.01 m/s =0. 56 m/s方向p→c
cb=bc·μv=19×0.01 m/s =0. 19 m/s 方向b→c
取曲柄位置“7”进行加速度分析。
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 a4t = a a3 + a a4a3k + a a4a3r
大小。方向a→o4 ⊥o4b a→o2 ⊥o4b（向左）∥o4b
aa4n=ω42×lo4a·l=0.8722 × 0.39=0.297 m/s2 方向p→n
a a3=ω22×lo2a·l =6.702 × 90 × 0.001=4.04 m/s2 方向p→a3
aa4a3k=2ω4υa4a3·v=2 × 0.872 × 0. 49=0.855 m/ s2 方向a3→k
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。
图5则由图5知，a a4t=n1· a4·μa =51 × 0.05 =2.55 m/s2 方向n→a4
a a4a3r = ka4·μa=30 × 0.05=1.5 m/s2 方向k→a4
4=aa4t/lo4a·l=2.55 / 0.39 rad/s2=6.54 rad/s2
转向为逆时针方向。
机械原理课程设计 牛头刨床
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