机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床的设计机构位置编号：9，2方案号：Ⅱ班级：2011250402姓名：王小强学号：2011250402222014年 1 月 15 日目录一导杆机构的运动分析◆机构的运动简图-------------------------------1◆机构在位置2的速度及加速度分析---------------3◆机构在位置9的速度及加速度分析---------------5◆刨头的运动线图-------------------------------7 二导杆机构的动态静力分析◆在位置2处各运动副反作用力-------------------9◆在位置2处曲柄上所需的平衡力矩--------------13 三飞轮设计◆安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的确定---------14 四凸轮机构设计◆凸轮基本尺寸的确定-------------------------- 14◆凸轮实际廓线的画出-------------------------- 15 五齿轮机构的设计◆齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定-----------------16◆齿轮传动的啮合图的绘制---------------------- 18 六总结---------------------------------------- 19七参考文献-----------------------------------19一导杆机构的运动分析1.1机构的运动简图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。
刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，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运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。
设计内容导杆机构的运动分析符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6单位r/min mm方案Ⅱ64 350 90 5800.3l o4B0.5 l o4B200 50曲柄位置的确定曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置。
取第Ⅱ方案的第2位置和第9位置（如下图）。
1.2机构在位置2的速度及加速度分析选取尺寸比例尺μl=0.001m/mm，作机构运动简图。
L O4A=0.383m速度分析：取构件3和4的重合点（A2，A3，A4）进行速度分析。
对构件2：V A2=ω2·L O2A=（60X2π）/60x0.11=0.603m/s对构件3：构件3和构件2在A处构成转动副，V A3=V A2=0.603m/s对构件4：V A4=V A3 + V A4A3大小：？0.603 ？方向：⊥AO4 ⊥AO2// AO4取速度极点P，速度比例尺μv =0.01（m/s）/mm。
作速度多边形如下图所示。
=V A4/ L O4A=0.283/0.383=0.738 rad/s得：V A4=0.283m/s，4V A4A3=0.523m/s（A指向o2）V B4 =4ω X L O 4B =0.738*0.58=0.429 m/sV B5 = V B4=0.429 m/s对构件4：V C5= V B5 + V C5B5 大小： ？ 0.429 ? 方向：//XX ⊥O 4B ⊥CB取速度极点P ，速度比例尺μv =0.01（m/s ）/mm 。
作速度多边形如上图所示。
得：VC5=0.414 m/s位置2的加速度分析对构件2：a A2=w 2 ²·L O 2A =6.28*6.28*0.09=4.043 m/s ²对构件3：构件3和构件2在A 处构成转动副，a A3= a A2=4.043 m/s ²对构件4：a A4= a A4n + a A4τ= a A3 + a A4A3k + a A4A3r 大小： ? ω42l O4A ? √ √ ? 方向： ? B →A ⊥O 4B A →O 2 ⊥O 4B //O 4B取加速度极点p ’，加速度比例尺μa=0.01（m/s ²）/mm 。
a A4A3k=2ω4υA4 A3=2*0.738*0.523=0.7719m/s ²=424AO l ∙ω=0.738*0.738*0.383=0.2826 m/s ²作加速度多边形如上图所示。
得：= 2.796 m/s ² ，=2.820m/s ²2.796/0.383=7.37.3*0.58=4.23 m/s ²0.738*0.738*0.58=0.3158m/s对构件5：: a C5= a B5 n +a B5 t + a C5B5n+ a C5B5τ大小: ？√√√？方向：∥xx B→O4 ⊥BO4 ⊥CB C→B取加速度极点p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s²）/mm。
作加速度多边形如上图所示。
得：=4.09m/s²==4.09m/s²1.3 位置9的加速度分析未知量方程2 和9 号位V A4υA4=υA3+υA4A3大小? √?方向⊥O4A⊥O2A∥O4BVCυC5=υB5+υC5B5大小? √?方向∥XX⊥O4B⊥BCaAa A4 = a nA4+ a A4τ= a A3n+a A4A3K+a A4A3r 大小:ω42l O4A? √2ω4υA4A3?方向：B→A⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B置ac a c5= a B5+ a c5B5n+ a c5B5τ大小? √√? 方向∥XX √ C→B ⊥BC9号位置速度图：9号位置加速度图：Vc=0.64a c=0.621.4刨头的运动线图由计算得刨头C在各个位置对应位移速度加速度，将其依次连接，构成圆滑的曲线，即得刨头C的运动线图。
刨头线图如下：二导杆机构的动态静力分析已知各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4及切削力P的变化规律。
绕重心的转动惯量Js4动态静力分析过程：取“2”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─5所示，选取长度比例尺µl=0.001m/mm,选取力比例尺µP=10N/mm图1—5已知P=9000N，G6=800N，又a c=4.099m/s2,那么我们可以计算F I6=-m6×a c =- G6/g×a c =-800/10×4.099=-327.957N又ΣF = P + G6 + F I6 + F45 + F RI6 =0 方向：∥x轴∥y轴与a c反向∥BC ∥y轴大小： 9000 800 -m6a6 ? ?作力多边行如图1-7所示，选取力比例尺µP=10N/mm。
图1-6由图1-6力多边形可得：F R45=CD·µN=933.2×10N=9332NF R16= AD·µN=108.6×10N=1086N取构件6为受力平衡体，并对C点取距，有分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-7所示。
α图1-7已知：F R54=F R45=9331.281N，G4=220Na S4=a A4·l O4S4/l O4A=2.778×290/383.420=2.101m/s2αS4=α4=7.225 rad/s2可得构件4上的惯性力F I4=-G4/g×a S4=-220/10×2.101=-46.231N方向与a S4运动方向相反；惯性力偶矩M S4=-J S4·αS4=-1.2×7.225 = -8.670N·m方向与α4运动方向相反（逆时针；）将F I4和M S4将合并成一个总惯性力F´S4（=F I4）偏离质心S4的距离为h S4= M S4/ F I4，其对S4之矩的方向与α4的方向相反（逆时针）。
取构件4为受力平衡体，对A点取矩得：在图上量取所需要的长度l AB=196.5 ，l S4A=93.4 ，l O4A=383.4ΣM A=F R54cos15。
l ABµl+M S4+ F I4cos4。
l S4Aµl+G4sin13。
l S4Aµl+F RO4τl O4Aµl=0 =1771.7-8.6-4.3+4.6+0.38F RO4τ=0代入数据，得F RO4τ =-4599.0 N 方向垂直O4B向右ΣF = F R54 + F R34 + F´S4 + G4 +F RO4τ+ F RO4n=0方向: ∥BC ⊥O4B 与a S4同向∥y轴⊥O4B（向右）∥O4B 大小：√ ? √ √√?作力的多边形如图1-8所示，选取力比例尺µP=10N/mm。
图1-8由图1-8得：F R34 =EA·µN=451.6×10N=4516N F RO4n =FA·µN=218.1×10N=2181N方向：∥O4B向下因为曲柄2滑块3的重量可忽略不计，有F R34 = F R23= F R32对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-9示，图1-9由图1-9知，曲柄2为受力平衡体对O2点取矩得：F R12= F R32ΣM O2= Mb-F R32 sin28。
l O2 Aµl=0即M=192.7N·mF I6F I4M S4h S4大小方向2 -327.957 -46.231 -8.670 逆时针0.187单位4N N.m m项目位置P F R16F R54=F R45F R34 = F R23M y大小方向2 9000 1049.048 9331.2814516.086 192.717 顺时针单位N N .m项目位置三飞轮设计安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF的确定用惯性力法确定JF位置 1 2 3 4 5 6平衡力矩0 300 480 525 457.5 367.57 8 9 10 11 12 1 247.5 10 37.5 56.25 -52.5 -75 0 由图可得最大盈亏功【W】=3589 J四凸轮机构设计设计内容符号数据单位凸轮机ψmax15 °构设计l O9D135 mm [α] 38 °Ф70 °ФS10 °Ф′70 °r061 mm l O2O9148 mm凸轮轮廓曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。