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1、 机械原理课程设计 说明书题目牛头刨床的设计与分析学生姓名学号教学院系机电工程学院专业年级机械工程及自动化2011级指导老师邓茂云完成日期2013年7月10日目 录一、设计任务书2二、牛头刨床的功能和设计要求.4三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析.5四、导杆机构的运动分析.6五、总结19六、附件.20七、参考文献20一、设计任务书 1、 课程设计任务教务部高等学校机械基础课程教学指导分委员会2009年12月发布的高等学校机械原理教育基本要求中对机械原理课程设计提出的要求是：“按照一个简单机械系统的功能要求，综合运用所学知识，拟定机械系统的运动方案，并对其中的某些机构进行分析和设计。”按照这
2、一要求，机械原理课程设计的任务主要是以下两方面。(1)机械的运动方案设计a.根据机械的功能要求，进行机构选型与组合。b.拟定几种机械系统运行方案，并对各方案进行比对与翻译，确定机械系统运动方案。c.指定机构运动循环图(2)机构设计与分析a.对方案中的某些机构（如连杆机构、凸轮机构等）进行尺寸设计。b.对选定方案中的某些机构进行运动分析。c.进行机械动力分析和设计，如机构的动态静力分析、飞轮设计等。 2、课程设计目的 机械原理课程设计是高等学校机械类专业学生较全面地运用已学过的知识，特别是机械原理部分已学过的知识第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制
3、出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训练，是该课程的一个重要实践环节。其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力，用创新思想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。培养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析，学会按任务进行调研、实验、查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。3、课程设计方法 机械原理课程设计的方法，大致可分为图解法和解析法两种，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；解析法精度高，且可对各个位置进行迅速分析计算，但需要有效方便的计算软件。随着
4、计算机呃普及，计算绘图软件增多，图解法除了用人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图解设计分析计算，他的精度也可随之提高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提倡的方法。 二、牛头刨床的功能和设计要求1.机械简介 牛头刨床是一种常见的金属切削机床，主要用于加工平面或槽面。 刨床工作时，刨刀作直线往复运动，行程为H。了提高工件加工质量和刀具寿命，在切削工件时，要求速度较低且平稳，近似匀速运动；为了提高生产率，在空回行程时，由于不切削工件，要求回程速度较快。而空行程不为防止刀具与工作台的干涉，在行程H两端各留有0.05H的空刀行程。2.设计要求 （1） 确定杆件尺寸； （2）
5、绘制机构运动简图； （3） 对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度。列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线；速度与原动转角曲线； （4） 根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计； （5） 要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸； 三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析1、设计数据刨床曲柄转速为70r/min，刨刀的行程H约为280mm，刨刀工作行程中受到很大的切削阻力，约为7000N，在切削的前后有一段约为0.05H的空刀距离，空回行程中无切削力，因此刨头在整个运动循环中受力变化很大。设计时要求该机械系统的运动链尽可能的短，具有急回特
6、性，行程速比系数K约为1.4，传力性能好，机构紧凑。 2、机构尺寸的计算与确定 AB=110mm CD=550mm DE=165mm Y=540mm 3、方案分析 （1） 机构具有确定运动， 自由度为F=3n-（2Pl+Ph）=35-(27+0)=1，曲柄为机构原动件； （2） 通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求 （3） 工作性能，工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数K的要求； (4)传递性能，机构传动角恒为90，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大； (5)动力性
7、能，传动平稳，冲击震动较小； (6) 结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易； (7) 经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。四、导杆机构的运动分析转角为60时1、速度分析=0.004m/mm 图1 取图示曲柄位置进行速度分析，因构件1和构件2在B处以转动副相连，所以=W=0.11n/30=0.8m/s列速度矢量方程，得v=1(m/s)/50mm大小 ？ ？方向 CD AB CD由图2得 v=36.5/50=0.73m/s =0.73/0.528=1.38rad/s =1.380.55=0.759m/s 图2图3大小 ？ ？方向 水平 CD ED由图3得 v=38/5
8、0=0.76m/s2、加速度分析图4=1(m/s2)/10mm大小 ? ? 2方向 沿CD CD 沿AB 沿CD CD由图4得=36/10=3.6 图5大小 ？ ? 0方向 水平 沿CD CD DE 由图5得 37/10=3.7 3、位移分析 由图1得位移为224mm同理转角为150时 图6v=1(m/s)/50mm大小 ？ ？方向 CD AB CD图7由图7得 v=0.54m/s =1.089rad/s =0.599m/s大小 ？ ？方向 水平 CD ED由图7得 v=0.6m/s图8=1(m/s2)/10mm大小 ? ? 2方向 沿CD CD 沿AB 沿CD CD由图8得=3.6 大小 ？
9、 ? 0方向 水平 沿CD CD DE 由图8得 3.95 由图6得位移为56mm转角为315时 图9v=1(m/s)/50mm大小 ？ ？方向 CD AB CD图10由图10得 v=0。46m/s =1.28rad/s =0.704m/s大小 ？ ？方向 水平 CD ED由图10得 v=0.68m/s图11=1(m/s2)/10mm大小 ? ? 2方向 沿CD CD 沿AB 沿CD CD由图11得=3.2 大小 ？ ? 0方向 水平 沿CD CD DE 由图11得 5 由图9得位移为280mm五、总结通过本次课程设计，对构件的速度加速度的分析有了更深的理解，进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己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。同时对绘图的注意事项也有了进一步的认识，对所学的知识也有了一个较系统认知，学有所用。通过本次设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构运动分析也有了初步详细精确的了解。加强了自己对未知事物的探索和思考，希望能将所学的知识与现实生活中的事物相结合并不断创新。六、附件 见图纸，实验报告七、参考文献 1 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006. 2 汪建晓，孙传琼.机械原理课程设计M.武汉：华中科技大学出版社，2013.22