机械原理课程设计牛头刨床设计.docx
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机械原理课程设计牛头刨床设计
机械原理课程设计
实习报告
一、设计任务
二、牛头刨床简介及工作原理
三、原始参数
四、导杆机构的运动综合
五、用解析法作导杆机构的运动分析
六、导杆机构的动态静力分析
七、Matlab编程并绘图
八、行星轮系设计
九、变位齿轮设计
十、课程设计总结
十一、参考文献
十二、粉末成型压机方案设想
一、设计任务
1牛头刨床刀杆机构的运动综合、运动分析和动态静力分析；
2对牛头刨床传动装置中行星轮机构、齿轮机构进行综合。
二、牛头刨床简介及工作原理
图1牛头刨床外形图
牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。
刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，电动机经行星轮系和齿轮Z4、Z5减速带动曲柄2转动。
刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头和刨刀作往复运动。
刨头向左时，刨刀进行切削，这个行程称工作行程，刨头受到较大的切削力。
刨头右行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产力。
三、原始参数
H：
刨头行程；K：
行程速比系数；Fc切削阻力；m4m5m6分别为导杆、连杆及刨头的质量；J4、J5分别分别为导杆4及导杆5绕各自质心的转动惯量；m1、mH分别为行星减速器中心轮及齿轮4、5的模数；Z4，Z5为齿轮4及5的齿数；n1：
电机转速；n2：
曲柄2及齿轮5的转速；k：
行星轮个数。
导杆机构的运动分析和运动综合
导杆机构的动力分析
H
K
lO2O3
lO3O4/lO3B
lBF/lO3B
lBS5/lBF
m4
m5
m6
Js4
Js5
FC
单位
mm
mm
kg
kgm2
kg
600
1.8
370
0.5
0.3
0.5
22
3
52
0.9
0.015
1400
行星轮设计
变位齿轮
n1
n2
K
类型
m1
Z4
Z5
mH
α
单位
rpm
mm
mm
1000
80
3
2K-H
5
14
49
16
20
四、导杆机构的运动综合
设LO3B=L3LBF=L4LO3D=L'6LO2A=L1LO3O2=L6
LO3A=S3LDE=SE
1、导杆的摆角ψ
K=1.8
2、导杆的长度L3
3、连杆的长度L4
4、刨头导路中心线xx至O3点的垂直距离L'6
根据已知xx被认为通过圆弧BB’的绕度ME的中点D知
5、曲柄的长度L1
6、切削越程长度0.05H，如图所示
则切削越程长度为0.05H=0.05×600=30mm
7、机构运动简图
8、计算机构的自由度
F=3×5－2×7=1
五、用解析法作导杆机构的运动分析
如图所示，先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。
其中共有四个未知量、、、。
为求解需建立两个封闭的矢量方程，为此需利用两个封闭的图形O3AO2O3及O3BFDO3，由此可得：
O3
并写成投影方程为：
由上述各式可解得：
由以上各式即可求得、、、四个运动变量，而滑块的方位角=。
然后，分别将上式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，及得一下速度和加速度方程式。
而=、=
根据以上各式，将已知参数代入，即可应用计算机计算。
并根据所得数值作出机构的位置线图、速度线图、加速度线图。
这些线图称为机构的运动线图。
通过这些线图可以一目了然的看出机构的一个运动循环中位移、速度、加速度的变化情况，有利于进一步掌握机构的性能。
六、导杆机构的动态静力分析
受力分析时不计摩擦，且各约束力和约束反力均设为正方向
（1）对刨刀进行受力分析
（2）对5杆进行受力分析
B
F
S5
FR65x
FR65y
F5y
F5x
G5
FR45y
FR45x
M5
联立
（1）
（2）（3）（4）（5）各式可以得到矩阵形式如下：
（3）对滑块3进行受力分析（不计重力）
（4）对4杆进行受力分析
（5）对原动件曲柄2进行受力分析
曲柄2不计重力，且转动的角速度一定，角加速度为零，惯性力矢和惯性力矩都为零
∑Fx=0,FR32x+FR12x=0；
∑Fy=0,FR32y+FR12y=0;
∑Mo2=0,FR32x×L2sinφ+FR32y×L2cosφ=0;
各个图像如下所示：
八、行星轮系设计
已知Z4=14，Z5=49，n1=1000rpm，
行星轮系的设计必须满足四个条件：
（1）传动比条件
固定行星架H
（2）同心条件
（3）均布条件
（4）邻接条件
由以上各式可得配齿公式
且Z1Z2Z3为整数，齿轮结构要紧凑
则Z1=42Z2=33Z3=108
由于各齿轮的齿数都大于17，故为标准齿轮传动。
行星系齿轮的参数
九、变位齿轮设计
（1）确定传动类型
已知
则为等变位齿轮传动
（2）确定变位系数
对于变位齿轮，为有利于强度的提高，小齿轮4采用正变位，大齿轮5采用负变位，，使大小齿轮的强度趋于接近，从而使齿轮承载能力提高。
（3）检验重合度
故满足重合度要求
（4）变位齿轮4、5的几何尺寸
十、课程设计总结
通过这次机械原理课程设计，提高了我们综合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程。
这次机械设计课程设计历时了一个多星期，时间上虽有些紧张，做设计的时候有些东西也是现学现卖。
但这样的安排可以让我们利用一整段时间巩固和学习新的知识，把所学运用到实际设计当中。
在所学理论知识的基础上也充分的发挥了创造性。
各类资料的查询也熟练了很多。
自己的计算机绘图水平也有了一定的提高，并对所学知识有了进一步的理解。
当然，作为自己的第一次设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，专业知识日益深厚。
。
“功到自然成.”只有通过不锻炼,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相信我自己一定能够在锻炼成长.
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