牛头刨床课程设计方案

海南大学

机械原理课程设计说明书

设计题目: 牛头刨床

小组成员: [1**********]007

专业班级：11级交通运输（一）班

指导老师： 陈致水

2013年6月26日

目 录

一、概述…………………………….……………………. ……2

二、机构简介与设计数据……………………………….……3

三、课程设计的内容和步骤……………………………… ..4

四、参考文献…………….………………………….…………11

五、 设计小结…………………………………………………12

一、概述 1．课程设计的题目

牛头刨床 2．课程设计的任务和目的

1)任务：

a.导杆机构进行运动分析； b.导杆机构进行动态静力分析； c.齿轮机构设计；

2）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。 .3．课程设计的要求

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设

计的结构简单，实用，能很好的 实现传动功能。

二.机构简介与设计数据

2.1机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。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，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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，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，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。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与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

2.2设计数据

三.课程设计的内容和步骤

3.1 导杆机构的运动分析

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B 所作的圆弧高的平分线上。

要求 做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。

曲柄位置图的作法为取1和8为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1和7为切削起点和终点所对应的位置，其余2，3…12等，是由位置1起顺2方向将曲柄圆周作12等分的位

设计过程：速度加速度多边形

1. 对3点位置进行速度分析

υA4 = υA3 + υA4A3

大小 ? √ ? 方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

2.以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.05m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形

ω2= 2n=2 rad/s = 6.28 rad/s

Va3 =0.69m/s

由几何关系作图

解出：

Va4 =56x0.01=0.56m/s Va4a3 =41x0.01=0.41m/s

ω4= Va4/ l

AO4

=1.21rad/s

其转向为顺时针方向。

ＶB4 =ω4lbO4

=0.560.65 m/s

B点速度为ＶB4，方向与VA4

同向.VB4=

υ B5

υC5 = υ B4 + υC5B4

大小: ? √ ? 方向: ∥XX ⊥O4B ⊥BC

由几何关系作图

通过作图，确定Ｃ点速度为

VC5B5 =12x0.01=0.12m/s

VC5＝66x0.01=0.66m/s

ω5= VC5B5 / lBC = 0.89 rad/s

3.对3点位置进行加速度分析

aA4 =a

n

A4

+ aA4τ = aA3n + aA4A3K + 大小:

ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 方向： B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B

aA3n =ω22lo2A=6.28x6.28x0.11=4.34 m/s2an

A4

=ω42lo4A=0.697 m/s2

aA4A3K=2ω4VA4A3=0.895m/s2

由几何关系画图 µa=(0.05m/s²)/mm

aA4A3r

?

∥O4B

作图解出：aA4= 46x0.04=1.84m/s2

aB5=aB4= aA4x l 04b /l04a= 2.15 m/s

2

ac5B5n =V CB 2 / l bc=0.091 m/s

2

取杆五为研究对象作加速分析

an

τc5 = aB5 + ac5B5+ a

c5B5

大小 ? √ √ ? 方向 ∥XX √ C→B ⊥BC

作图可解出：ac5 = 52x0.04=2.08m/s

2

2

a c5B5τ = 14.5x0.04 = 0.58 m/s

2．凸轮机构设计

已知 摆杆

9为等加速等减速运动规律，其推

程运动角，远休止角s，回程运动角’

，摆杆

长度lo9D=125mm，最大摆角max=15度，许用压力角[]=40度；凸轮

与曲柄共轴。

要求 确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，划出土轮世纪轮

廓线。以上内容做

步骤：

1)根据从动件运动规律，按公式分别计算推程和回程的（d）max，然d

后用几何作图法直接绘出

2)求基圆半径d（φ）及φ（ψ）线图。 dr0及凸轮回转中心O2至从动件摆动中心O4的距离l

maxO2O4。按φ（ψ）线图划分ψ角时，可将其所对的弧近视看成直线，

max然后根据三角形相似原理，用图解法按预定比例分割ψ角所对应的

max弧，自从动件摆动中心O4作辐射线与各分割点想连，则ψ

定比例分割。作图时，如取μ1= l O4D*μ角便按预dd，则可直接根据（φ）dd

线图上各纵坐标值，在O4点的相应辐射线上由D点分别向左或右截取

各线段，线段所代表的实际长度就等于等于l O4D* d。截取方向可d

根据D点速度方向顺着凸轮转向转过900后所指的方向来确定。然后

按许用压力角[а]作出凸轮轴心的安全区，求出凸轮的基圆半径r0和中

心距lO2O4。

3)根据凸轮转向，摆杆长l O4D，角位移线图ψ=ψ（φ）图和以上求

得的r0，l O2O4，画出凸轮理论廓线，并找出其外凸轮曲线最小曲率

半径Pmin。然后，再选取滚子半径rg，画出凸轮的实际廓线。

设计过程：

1）根据给定的r0=60mm和摆杆位置画出从动件的初始位置O9D0，

再根据--线图画出从动件的一系位置O9D’1 、O9D’2 、O9D’3 、

O9D’4 、O9D’5、、O9D’6 、O9D’7、O9D’8、O9D’9 、O9D’10 、O9D’11 、

O9D’12 、O9D’13 、O9D’14，使得∠D0O9D’1 =1、∠D0O9D’2 =2 、∠

D0O9D’3 =3、∠D0O9D’4 =4 、∠D0O9D’5 =5、、∠D0O9D’6 =6 、∠

D0O9D’7 =7、∠D0O9D’8 =8、∠D0O9D’9 =9 、∠D0O9D’10 =10 、∠

D0O9D’11 =11 、∠D0O9D’12 =12、∠D0O9D’13 =13 、∠D0O9D’14 =14。

2）从基圆上任一点C0开始，沿（-）方向将基圆分为与图--线

图横轴对应的等份，得C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、

C11、C12、C13、C14。过以上各点作径向射线OC1、OC2、OC3、OC4、

OC5、OC6、OC7、OC8、OC9、OC10、OC11、OC12、OC13、OC14。

3)以O为中心及OD’1为半径画圆弧，分别交OC0和OC1于E’1和

E1，在圆弧上截取E1D1= E’1D’1得点D1。用同样方法，在以OD’2为半

径的圆弧上截取E2D2= E’2D’2得点D2，在OD3为半径的圆弧上截取

E3D3= E’3D’3得点D3 ，在OD4为半径的圆弧上截取E4D4= E’4D’4得点

D4 ，在OD5为半径的圆弧上截取E5D5= E’5D’5得点D5 ，在OD6为半

径的圆弧上截取E6D6= E’6D’6得点D6 ，在OD7为半径的圆弧上截取

E7D7= E’7D’7得点D7 ，在OD8为半径的圆弧上截取E8D8= E’8D’8得点

D8 ，在OD9为半径的圆弧上截取E9D9= E’9D’9得点D9 ，在OD10为

半径的圆弧上截取E10D10= E’10D’10得点D10 ，在OD11为半径的圆弧上

截取E11D11= E’11D’11得点D11 ，在OD12为半径的圆弧上截取E12D12=

E’12D’12得点D12 ，在OD13为半径的圆弧上截取E13D13= E’13D’13得点

D13。将D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、

D13连成曲线便得到凸轮轮廓曲线。

3.齿轮机构设计

已知 电动机、曲柄的转速n0′、n2，皮带轮直径do′、do″,某些齿

轮的齿数z，模数m，分度圆压力角[α](参见表1)；齿轮为正常齿制，

工作情况为开式传动。

要求 计算齿轮z2的齿数，选择齿轮副z1—z2变位系数，计算该对齿

轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图(参考图例3)。

设计内容与步骤

大小两个齿轮的相关参数

大齿轮（mm）

d1=mz1=240

ha1=(ha*+x)m

hf1=(ha*+c*-x)m

da1=d1-2ha1=252

df1=d1-2hf1=225

db1=d1cosɑ°=225.53 小齿轮（mm） d2=mz2=60 ha2=(ha*+x)m hf2=(ha*+c*-x)m da2=d2-2ha2=72 df2=d2-2hf2=45 db2=d2cosɑ°=56.38

四、参考文献

1、理论力学Ⅰ/哈尔滨工业大学理论力学研究室编——7版

2、机械原理课程设计指导书/罗洪田主编——北京

3、机械原理/东南大学机械学学科组 郑文纬 吴克坚主编——北京

四、设计小结

在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的毛病，比

如：专业知识的不能熟练应用，作图时不图不是太合理。但是通过这次

实践设计，我觉得我的能力有了很大的提高。比如：通过这次设计我学

会了查找一些相关的工具书，并且巩固复习了一些设计数据的计算方法

自己的第一次设计，其中肯定有很多的不足，希望在今后的设计中，

能够得到正真的提升，使自己的设计能力进一步趋向成熟。当然我也会

努力学习让自己的专业知识日益深厚。

2013年6月26日