. . 浙江理工大学 机械原理课程设计计算说明书 设计题目：牛头刨床设计 专 业：10机制（5）班 设 计 者：朱 开 杰 学 号：B10310517 指导教师：钱 萍 设计时间：2013-6-28-- 2013-7-5 .
. 机械与自动控制学院
目 录 1、课程设计的任务与要求………………………………………………………… 3
1.1、机械原理课程设计任务书 ………………………………………………… 3 1.2、机械原理课程设计的参考数据……………………………………………… 5 1.3、机械原理课程设计的目的与要求…………………………………………… 5 1.3.1、机械原理课程设计的目的…………………………………………… 5 1.3.2、牛头刨床的工作原理与机构组成 ………………………………… 6 2、课程设计的机构 ………………………………………………………………… 7 2.1、导杆机构的运动分析………………………………………………………… 7 2.2、导杆机构的动态静力分析…………………………………………………… 13 2.3、齿轮机构设计………………………………………………………………… 14 2.4、凸轮机构设计………………………………………………………………… 16 2.5、飞轮设计 ……………………………………………………………………… 18 3、设计小结…………………………………………………………………………… 18
4、参考文献…………………………………………………………………………… 19 . . 1、课程设计的任务与要求 1.1、机械原理任务书：
姓 名：朱 开 杰 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：10机制 （5） 班 学 号：B10310517 任务起至日期：2013年 6 月 28 日 至 2013 年 7 月5日
课程设计题目：牛头刨床设计 已知技术参数和设计要求：
1.已知技术参数
图1 牛头刨床机构简图及阻力线图 表1 设计数据
导杆 机构 运动 2n 24OOl 2OAl 4OBl BCl 44OSl 6Sx 6Sy 工作 行程 H 行程 速比 系数 K . . 分析 56 370 90 540 0.26
4OBl 0.54OB
l 240 50 310 1.40
导杆 机构 的 动态 静力 分析
4G 6G p py
4SJ
220 600 5500 80 1.2 飞轮 转动 惯量 的 确定
'On 1z ''O
z 1'z 2OJ
1OJ
''OJ
'OJ
1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 凸轮 机构 的 设计
从动件最大摆角
max 9ODl []
推程 远休止S 回程
'
15 132 45 74 10 74 齿轮 机构 的 设计
'Od ''Od 12m ''1'O
m
100 300 6 3.5 20 2.设计要求 （1）连杆机构的设计及运动分析，用图解法/解析法进行连杆机构的动态静力分析 （2）安装在O2轴上的飞轮设计，转动惯量的确定。 （3）凸轮机构的设计，确定凸轮机构基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线 （4）齿轮机构设计
工作量： 完成4张A2图纸，1份计算说明书 工作计划安排： （1）设计准备阶段，1天 （2）连杆机构的设计和连杆机构的动态静力分析，1天 （3）连杆机构运动和连杆机构的动态静力图纸绘制，1天 （4）飞轮机构的设计和绘图，1天 （5）凸轮机构的设计和绘图，1天 （6）齿轮机构设计，1天 （7）设计说明书的编写，1天 . . （8）答辩：1天
指导教师签字： _
年 月 日
1.2、机械原理课程设计的参考数据
表1 机械原理课程设计数据表2013.6.14
导杆机构 运动分析
2n r/min 56 24OOl mm 370 2OAl 90 4OBl 540 BCl 0.264OBl 44OSl 0.54OBl 6Sx 240 6Sy 50 工作行程H 310 行程速比系数 K 1.40 导杆机构的动态静力分析 4G N 220 6G 600 p 5500 py mm 80
4SJ 2
.kgm 1.2
飞轮转动惯量的 确定
0.15
'O
n r/min 1440
1z 10
''O
z 20
1'z 40
2OJ 2
.kgm 0.5
1OJ 0.3
''OJ 0.2
'OJ 0.2
凸轮机构的 设计
从动件最大摆角
max 15
9ODl mm 132 . . []
45
推程φ1 74 远休止φS
10
回程φ´ 74 齿轮机构的设计 'O
d mm 100
''Od 300
12m 6
''1'O
m 3.5
20
1.3、机械原理课程设计的目的与原理 1.3.1、机械原理课程设计的目的 机械原理课程设计是机械类专业学生较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练。其目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关机械原理课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析与设计有一较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。在此基础上，初步掌握利用计算机来解决工程技术问题。 1.3.2、牛头刨床的工作原理与机构组成 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图2(a)。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做往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，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，称回行程，此时要求速度较低并且均匀，以提高生产效率。为此刨刀采用有急回作用的导杆机构。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。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，见图(b)），而空回行程中则没用. . 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2 牛头刨床机构简图及阻力线图 2、课程设计的机构 2.1、导杆机构的运动分析 已知： 曲柄每分钟转速n2，各构件尺寸及中心位置，且刨头导路x – x 位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上（参见图4-2） 要求： 作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、进速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在2号图纸上 曲柄位置图的做法为取1和8ˊ为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1ˊ和7ˊ…12等，是由位置1起，顺ω方向将曲柄圆周作12等分的位置。 表2.导杆机构运动尺寸数据 导杆 机构 2n 24OOl 2OAl 4OBl BCl 44OSl 6Sx 6Sy 工作 行程 行程 速比 . . 运动 分析 H 系数 K 56 370 90 540 0.264OBl 0.54OB
l 240 50 310 1.40
导杆 机构 的 动态 静力 分析
4G 6G p py
4SJ
220 600 5500 80 1.2
作图方法： 1）设计导杆机构。 按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于B点所画圆弧高的平分线上。 2）作机构运动简图。选取比例尺l=1/3 (mmm) 按表1所分配的两个曲柄位置作机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。曲柄位置的做法如图3；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8’对应于滑块6处于下极限的位置。再作开始切削和中止切削所对应的1’和7’两位置。共
图3 导杆机构运动简图