机械原理课程设计牛头刨床说明书位置117Word下载.docx
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2.体现上述第5项设计内容的A2图纸2～3张
3.不少于10页的设计说明书1份
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，
图（1-1）
Fr
0.05H
x
H
（b）
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
LO2O4
LO2A
LO4B
LBC
LO4S4
xS6
yS6
单位
r/min
mm
方案
I
60
350
110
540
0.25LO4B
0.5LO4B
240
50
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2、3,12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作24等分的位置（如下图）。
取第1方案的第18位置和第10位置（如A1图纸）
２、机构运动分析
（1）曲柄位置“18”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“18”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O2A线，指向与ω2一致。
ω2=2πn1/60rad/s=6.28rad/s
υA3=υA2=ω2·
lO2A=0.69m/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
υA4=
υA3+
υA4A3
大小?
√
?
方向⊥O4B
⊥O2A
∥O4B
取速度极点P，速度比例尺
μv=0.01
（m/s）/mm,作速度多边形如图一
图一
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得
υC=υB+υCB
√?
方向水平（向右）⊥O4B⊥BC
取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm,作速度多边行如图一。
Pb=Pa4·
O4B/O4A=47.5mm
则由图1-2知，υC=PC·
μv=46m/s
加速度分析：
取曲柄位置“18”进行加速度分析。
因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2=aA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。
取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
aA4
n
=aA4+
aA4=
aA3+
aA4A3+
aA4A3
大小:
2ω4lO4A
2ω4υA4A3
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,aA4=ω4lO4A=0.16m/saA4A3=2ω4υA4A3=0.375m/saA3n=4.34m/s2
作加速度多边形如图二所示
图二
则由图1-3知,取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
√√方向∥导轨√C→B⊥BC
由其加速度多边形如图二所示,有
ac=pc·
aμ=4.55m/s2
（2）曲柄位置“10”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“10”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“18”
取构件3和4的重合点A进行速度分析。
υA4=υA3+υA4A3
方向⊥O4B⊥O2A∥O4B
取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm，作速度多边形如图三
图三
O4B/O4A=65mm
则由图三知，取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得
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=0.64m/s
取曲柄位置“10”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
则由图四知，aA4=ω4lO4A=0.35m/saA4A3=2ω4υA4A3=0.975m/s
aA3n=0.35m/s2
用加速度影象法求得
2
aB=aA4×
lO4B/lO4A=1.75m/s
取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得
其加速度多边形如图四所示，有
aC=pC·
aμ=1.825m/s2
３、机构动态静力分析
取“10”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作,组示力体如图五所示。
图五
已知G6=700N，又ac=1.825m/s2,可以计算
Ｐi6=-
（G6/g）×
ac=-130.36N
作为多边行如图六所示，μN=100N/mm
由图六
力多边形可得：
N45,N16
分离3，4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图七所示，在图中对
O4点取矩.如A1图纸所示；
代入数据，得N23=7945N
对曲柄2进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩如A1图纸所示
取“18”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作,组示
力体如图所示
图
已知G6=700N，又ac=4.55m/s2,可以计算
Ｐi6=-（G6/g）×
ac=325N
作为多边行如图所示，μN=100N/mm
由图
N45,N16
分离3，4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图七所示，在图中，
O4点取矩.如A1图纸所示；
代入数据，得N23=8282N
对曲柄2进行运动静力分析，作曲柄平衡力矩如A1图纸所示，
三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见A2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：
设计内容
数据
凸轮机构设计
ψmax
15
lOqD
125
[α]
40
Ф
75
ФS
10
Ф'
r0
45
lO2O9
150
（二）设计过程
选取比例尺，作图μl=1mm/m。
m
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）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min：
先用目测法估计
凸轮理论廓线上的min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minOA；
此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径min。
图9
2）凸轮滚子半径的选择（rT）
个点车的实际轮廓曲率半径不小于1~5mm。
对于凸轮的凸曲线处CrT，
对于凸轮的凹轮廓线CrT（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生失真现象）；
这次设计的轮廓曲线上，最小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮上的凸曲线，则应用公式：
minrT5rTmin522mm因素——滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取rT（0.10.5）r0及4.5rT22.5mm。
综合这两方面的考虑，选择滚子半径为rT=15mm。
得到凸轮实际廓线，如图10所示。
图10
四、参考文献
1、机械原理高中庸主编
2、理论力学Ⅰ/哈尔滨工业
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