机械原理课程设计牛头刨床

机械原理课程设计指导
P12
P13 P23
P14 P24 P34
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从而B点和构件4的质心速度和切向、法 vC=vB+vCB aC=aB+anCB+atCB 向加速度求出。
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1、vA3=vA4+vA3A4
aA3=aA4+aKA3A4+arA3A4=an4+at4+aKA3A4+arA3A4
2、vC=vB+vCB aC=aB+anCB+atCB
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一、课程设计的目的与任务
目的：
P14 P24 进一步巩固和加深所学的理论知识，并将 P34 P12 P13 P23
其系统化； 培养综合运用所学知识独立解决实际问题 的能力； 初步培养进行创新设计的能力； 培养团结协作能力。
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任务：
初步掌握机械运动方案设计，并在机构分 析与综合方面得到一次比较全面的训练。
飞轮设计的内容：以曲柄为等效构件，求系统的 等效转动惯量Je（不能忽略不计）。再根据不均 匀系数求JF
收集数据（共12个平衡力矩，即Mer），在3号坐标图纸上 绘制一个运动循环内的等效阻抗力矩Mer（Φ）图和等效驱 动力矩Med （ Φ）图（Med=C），用面积法作Wd （ Φ） Wr （ Φ）图， Wd （ Φ）- Wr（ Φ）= △ Wmax 求出最大盈亏功，最后求出飞轮JF。 最麻烦最细腻的是作Wd （ Φ）图，计算十二个Wd的数据 需要计算十二个面积 。 飞轮设计详见《机械原理课程设计指导书》Page 5
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凸轮机构设计的内容：按许用压力角确定凸轮机 构的基本尺寸，求出理论廓线外凸曲线的最小曲 率半径，选取滚子半径，绘制凸轮实际廓线。
凸轮机构设计详见《机械原理课程设计指导书》Page 6
齿轮机构设计的内容：选择变位系数，计算齿轮 传动各部分尺寸。
齿轮机构设计详见《机械原理课程设计指导书》Page7
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原动件2
受到的力有FR12，FR32，由于 构件2质量不计， FR12= FR32 因此就可以计算出平衡力矩Mb
计算各力是要注意方向，建议角度方向以X、Y 轴为参照系，各力计算出来后，根据他们之间 的相互关系（角度及大小）然后按一定的比例 作各杆组的力的多边形。
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行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，由摆动从动件盘 形凸轮机构通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构 使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀 继续切削。
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P13 P23
P14 P24 P34
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注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来 的，不是从图上量出来的。先计算数据，后按一 定的比例作图。每项数据保留小数点后二位数！
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牛 头 刨 床 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来 完成工件的平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置（皮 原 带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀 的往复运动和间歇移动。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行， 理 刨刀进行切削运动，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一 图 段0.05H的空刀距离，工作阻力P为常数；刨刀左行时，即为空回
动态静力分析的内容：计算一个给定位置各运 动副的总反力及惯性力和惯性力偶。
Fx=0 Fy=0 M=0 参照教材 Page58~59例题
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5、6杆组 受到的力有：FR16、G6、P、FR56、FI6，这几个力并不 是作用在同一点。 FR16、G6 、FI6作用于质心， P偏离于导 路， FR56作用于C处。 FR16、 FR56未知，可把FR16分解为 FR16X、 FR16Y，根据Fx=0 Fy=0 M=0求出FR16、 FR56
机构设计 及运动分 析
2
机构动态 静力分析
2
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飞轮设 1.用惯性力法确定安装在轴O2上的飞 计 轮转动惯量JF。 凸轮机 构设计 齿轮机 构设计 编制设 计说明 书 1.确定凸轮机构的基本尺寸； 2.选取滚子半径； 3.画出凸轮实际廓线。 1.计算齿轮2的齿数； 2.选择齿轮副的变位系数； 3.计算齿轮传动的各部分尺寸。 1.根据计算底稿，按规定格式编写设 计说明书； 2.除教科书上的资料外，所有其它资 料均应注明来源； 3.说明书上的数据与图纸尺寸相符。 上交设计成果
由于5的质量不计，FR45=FR54=FR65=FR56
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3、4杆组 构件4受到的力有：FR54、G4、FR14、 FR34、 FI4， MI4。 FR14、 FR34未知， FR34作用于A点，垂直于 构件4，可把FR14分解为FR14X、 FR14Y，根据Fx=0 Fy=0 M=0求出FR14、 FR34 由于3的质量不计，FR34=FR43=FR23=FR32
编号和书写页次。说明书中每一自成单元的内容都应
有大小标题，使其醒目突出。
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（二）图纸
1、一号图上面应有机构运动简图，二个位置的速 度图和加速度图，一个位置的示力体和力的多边 形，刀头位移曲线、刀头速度曲线和加速度曲线 图
2、二号图上面有等效阻抗力矩Mer（Φ）图和等 效驱动力矩Med （ Φ） Wd （ Φ） Wr（ Φ）图， 动能变化曲线图（求最大盈亏功）。 3、三号图上面摆动从动件运动线图，凸轮轮廓线 图
1
1.5
1
1.5
上交设 计资料
0.5
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四、设计说明书及图纸的要求
（一）设计说明书 1、封面 封面格式要统一且打印。 2、设计任务书 2、设计内容（目录） （1）设计题目 （2）结构设计
（3）运动分析 （4）动力分析 （5）飞轮设计
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（6）凸轮设计 （7）齿轮设计 （8）设计小结 （9）参考书目 3、要求。 要求字迹端正，文句通顺，步骤清楚，叙述简明。 说明书中所用的公式和数据应说明来源，参考资料应
1、结构设计 设计出牛头刨床的 各杆尺寸及机构有关运动参数。 （1）在 1 号（或2号）图纸中心 偏上一些按指定的二个位置按比例 画机构简图（左右极限位置用双点 划线）， （2）收集同学数据（共12个）在 1 号图纸右上侧绘制刀头位移曲线图。
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2、运动分析 用图解法进行机构的运动分析。
在3号坐标图纸上绘制一个运动循环内的等效阻抗
力矩Mer（Φ）图和等效驱动力矩Med （ Φ）图
（Med=C），用面积法作Wd （ Φ） Wr（ Φ）图，
求出最大盈亏功，最后求出飞轮JF。
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3号坐标图纸
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5、凸轮设计 确定凸轮机构的基本尺寸，选 取滚子半径，画出凸轮实际廓线。
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结构分析的内容：用数据说明设计的机构合理性
1、分析压力角最小时，刨头导路的合理位置x——x P P P
12 13 14
2、机构应该有确定的运动，计算自由度。 P23 P24 3、确定行程速度变化系数 P34 4、计算最大行程H
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运动分析的内容：计算二个给定位置各构件的 速度及加速度、质心加速度及刀头的位移
速 度 图
加 速 度 图 示力 体
速 度 图
加 速 度 图 力多 边形
机构两个位 置运动简图 （极限位置 用双点划线 表示，比例 尺表示在图 的右上角 示力 体
位移曲线 速度曲线 加速度曲线
力多 边形
标题栏
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4、飞轮设计 计算等效转动惯量Je ，求出飞 轮JF。
收集同学数据（共12个平衡力矩，即Mer），
具体任务是对牛头刨床机构进行结构分析、
运动分析和动力分析，并在此基础上确定飞轮 的转动惯量，设计凸轮机构和齿轮机构。
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二、课程设计的内容与要求
题号参见任务书 P12
P13 P23 P14 P24 P34
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按指定的题号，根据《机械原理课程 设计指导书》中的题目和数据，要求如下：
速度图
位移图
表格
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三、课程设计步骤及进度
设计阶段 设计内容摘要 P12 P13 P14 P23 P24 准备工作 1.详细阅读设计任务书； 2.明确设计任务和应上交的设计资料； P34 3.查阅相关资料，收集相关数据。 1.作机构指定位置的运动简图； 2.分析机构两个指定位置的速度，作速 度多边形； 3.分析机构两个指定位置的加速度，作 加速度多边形； 4.作刨头的运动线图。 1.求各运动副中反作用力； 2.求曲柄上所需的平衡力矩。 计划时间 （天） 0.5
1、复合点法：构件3、4重合点间的运动 方程求解构件4的角速度和角加速度。 vA3=vA4+vA3A4 根据vA4求构件4的角速度和an4，根据vA3A4 和构件4的角速度，求出aKA3A4 aA3=aA4+aKA3A4+arA3A4=an4+at4+aKA3A4+arA3A4 2、基点法求解构件6速 度和加速度。 根据at4求解构件4的角加速度。
根据摆杆加速度线图，作出摆杆位移线图，先 作出盘形凸轮的理论廓线，然后选择滚子半径，作 出实际轮廓廓线。（2号或3号图纸，参见图例）
6、齿轮设计 计算齿轮z2齿数，齿轮副变位 系数及齿轮各部分尺寸。
齿轮为正常齿制，不根切。（3号图纸，参见 图例）
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加速度图
最小基圆半 径的确定
凸轮轮 廓设计
在上述 图纸左侧作速度和加速度多边形。收 集同学数据（共12个）作刀头的速度和加速度曲线 图，在 1 号图纸右中下侧绘制速度和加速度曲线图。
3、动态静力分析 用图解法进行机构的动态 静力分析。
求出各运动副的总反力及惯性力、惯性力偶及 平衡力矩。在 上述图纸下侧画示力体和力多边形。
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一、课程设计的目的与任务 二、课程设计的内容与基本要求 三、课程设计步骤及进度 四、设计说明书及图纸的要求 五、课程设计有关计算的说明
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B6065牛头刨床的外形图
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