机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床设计学校：井冈山大学院（系）：******班级：******姓名：****学号：*******指导教师：******时间：2014.6.9—2014.6.20目录一：概述 (2)1.1机械原理课程设计的目的 (3)1.2机械原理课程设计的任务 (3)1.3机械原理课程设计的方法 (3)二：设计项目 (4)2.1设计题目 (4)2.2方案选择 (4)2.3机构简介 (7)2.4设计数据 (8)三：设计容 (9)3.1导杆机构的设计 (10)3.2凸轮机构的设计 (16)3.3棘轮机构的设计 (21)四：设计体会 (24)五：参考文献 (25)1.3工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图a）所示。
电动机经过皮带和齿轮传动，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。
刨头左行时，刨刀不切削，称为空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。
为此刨床采用有急回运动的导杆机构。
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与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作过程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段0.05H的空刀距离，见图b），而空回行程中则没有切削阻力。
因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速转动，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。
图1-1 图1-2图1-3图1-41.31机械原理课程设计的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。
图解法集合概念清晰、直观；解析法精度较高。
根据要求此处用图解法进行设计。
2.21方案选项方案一如下：说明：电动机带动曲柄，曲柄带动连杆传动，连杆迫使刨刀往复运动。
自由度F=3*n-(2p1+p n)=3*5-2*7=1评价：该方案整体上是不错的，制造成本低，而其急回性能好，稳定，精确性能好，但是利用杠杆传力该机构的承载能力不够好。
方案二如下说明：该机构具有确定的运动，自由度F=3*n-(2p1+pn)=3*5-2*7=1 电机带动曲柄，曲柄带动滑块移动，急回性能好，稳定，精确性能好，但是承载能力不够工作性能相当好力传性好精确性高图2-1图2-3-2图2-3-33.1导杆机构的设计㈠导杆机构设计要求概述：图3-1已知曲柄每分钟的转数2n，各构件尺寸，且刨头导路x x位于导杆端头B所作圆弧的平分线上。
要求作机构的运动简图，并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，画在2号图纸上。
㈡计算过程：已知数据n2=55r/min得ω2=2π×55/60(rad/s)=5.76rad/s 根据图示3-1-2可知，求极位夹角θ:θ=180(K-1)/(K+1)=28°LAO2=100mm.lBO4=638mm求连杆长度：l BC= l BO4 *0.25=160mm0.05H的空刀距离: 0.05*310=15.5mmω2=5.76rad/sAO2=100mmlBO4=638mmlBC=160mm图3-2取一点（3）速度,加速度分析：取曲柄位置“3”进行速度分析。
如图示;因构件2和3在A处的转动副相连，故υA3=υA2，其大小等于ω2l O2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。
⑴确定构件3上A点的速度：构件2与构件3用转动副A相联，所以υA3=υA2。
又υA2=ω2l O2A =0.1×5.76=0.576m/s⑵求4AV的速度：选取速度比例尺：μv=0.03(m/s)/mm;υA4 = υA3 + υA4A3 方向：⊥BO4 ⊥AO2 ∥BO4 大小：？ω2l O2A ？图3-3用图解法求解如图3-3：υA2=0.57m/s ω4=1.14rad/svA4=0.57m/s图3-4由速度已知曲柄上A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A点的加速度aA4,因为a A3=aA3=W2 l o2A =3.32m/s2a n A4=W42 l o4A=0.694m/s2a K A4A3=2W3V A4A3=0.407 m/s2a n CB=W52 l CB=0.09 m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：a A4 = a A4n+ a A4τ= a A3n + a A4A3K + a A4A3r大小:? ω42 l O4A? √2ω4υA4A3?方向：? //BA ⊥O4B //AO2⊥O4B ∥O4B取加速度极点为π,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm,a A4= u a p’a4’=0.88m/s2a B=u a pb’=1.7m/s2a c =a cB n +a cBτ+ a B n + a Bτ大小? √?√√方向∥XX //CB ⊥BC //AB ⊥ABa C = lπc·µa=1.8m/s2a A3 =3.32 m/s2a n A4=0.649m/s2a KA4A3=0.407m/s2a nCB=0.09m/s2aA4=0.88m/s2aB=1.7m/s2a C= 1.8m/s2图3-5再取一点（10）点速度,加速度分析取曲柄位置“10”进行速度分析。
如图示;因构件2和3在A处的转动副相连，故υA3=υA2，其大小等于ω2 l O2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。
图3-6 vA2=vA3=0.576 m/sv A2=v A3=w 2l O2A =(2*πn 2/60)*l O2A =0.576m/s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 ⊥O 4A ⊥O 2A ∥O 4取速度极点P ，速度比例尺µv =0.05(m/s)/mm ,作速度多边形如图v A4=μv PA 4=0.45m/s ω4=v A4/l O4A =1.33rad/s v B =ω4l O4B =0.85m/s v A4A3=μA4A3=0.37m/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 υB = υC + υBC 大小 √ ? ? 方向 ⊥O 4B ∥XX ⊥BC图3-7V C =μv Pc=0.84m/s ω5=v CB /l BC =1.2rad/s由速度已知曲柄上A(A2 A3 A4)点开始，列两构件重合点间加速度矢量方程，求构件4上A 点的加速度aA4,因为a A2=a A3=W 2 l o2A =0.575 m/s 2a nA4=W 42lo4A=0.6m/s 2a K A 4A 3=2W 3V A4A3=0.43 m/s 2v A4=0.45m/sw 4=1.33rad/sv B =0.85m/sv A4A3= 0.37m/sV C=0.84m/sW5=1.2rad/sa A2=a A3 =0.575 m/s 2a n A4=0.6m/s 2a K A 4A 3=0.43 m/s 2a n CB =0.23 m/s 2a n CB=W52 l CB=0.23 m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：a A4 = a A4n+ a A4τ= a A3n + a A4A3K + a A4A3r大小:? ω42 l O4A? √2ω4υA4A3?方向：? //BA ⊥O4B //AO2⊥O4B ∥O4B取加速度极点为π,加速度比例尺µa=0.01（m/s2）/mm,图3-8a A4= u a p’a4’=1.04m/s2a B=u a pb’=2.4m/s2a S4=0.5a B=1.2m/s2α= a A4τ/ l O4B =1.57rad/s2a c=a cB n + a cBτ+ a B n + a Bτ大小? √?√√方向∥XX //CB ⊥BC //AB ⊥AB 其加速度多边形如图1─3所示,有a C= lπc·µa=1.76 m/s2aA4=1.04m/s2aB=2.4m/s2aS4=1.2m/s2aC=1.76 m/s2选取比例尺，作图μl=1mm/mm。
1.取任意一点O2为圆心，以作r0=60mm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=128mm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6°对推程段等分、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。
图3-8凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择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P min=OA图3-9角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。
当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。
因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。
四.心得体会通过两个星期的奋斗，在老师亲切地指导下，在同学们的密切配合下，当然也有自己的努力和辛酸,这份课程设计终于完成了,心里无比的高兴,因为这是我们努力的结晶。
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，仅就计算机辅助绘图而言，操作的就远远不够熟练，专业知识也不能熟练应用。
整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的可能不太好，但是通过这次实践设计，我觉得我有了很打的提高其次，通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并初步掌握了一些设计数据的计算方法；同时也锻炼了我们的动手能力、独立思考的能力，以及和同学们之间的合作。