机械原理
课程设计(论文) 题目: 牛头刨床课程设计
学生姓名
专业_ 机械类
学号
班级2012 级 02 班
指导教师杨玲
成绩_
工程技术学院
2013 年7 月
目录
1.引言……………………………………………………………………………………….
2. 机构的选型………………………………………………………………………………
2.1 主执行机构的选型.………………………………………………………………
2.2 辅助执行机构的选型……………………………………………………………...
3. 原动机的选用……………………………………………………………………………..
4. 拟定传动系统方案……………………………………………………………………….
5. 绘制系统工作循环图……………………………………………………………………
6. 机构尺度参数确定……………………………………………………………………….
7. 主执行机构的运动分析（计算机编程）……………………………………………
8. 主执行机构的运动分析及动态静力分析（作图法）………………………………8.1 主执行机构的运动分析………………………………………………………….
8.2 主执行机构的动态静力分析………………………………………………………….
9. 凸轮机构的曲线设计………………………………………………………………………
9.1 凸轮机构位移曲线的设计………………………………………………………….
9.2 凸轮机构轮廓曲线的设计………………………………………………………….
10.飞轮设计和原动机功率的校核………………………………………………….
参考文献………………………………………………………………………………………
机械原理课程设计任务书
学生姓名专业年级2012级机械类
设计题目：牛头刨床
图1
设计要求及设计参数
要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计参数如表1所示。
表1 牛头刨床设计参数
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
主执行机构
曲柄转速n148 49 50 52 50 48 47 55 60 56 机架L AC380 350 430 360 370 400 390 410 380 370 刨刀行程H310 300 400 330 380 350 390 310 310 320 行程速比系数K 1.46 1.40 1.40 1.44 1.53 1.34 1.50 1.37 1.46 1.48 连杆与导杆之比
L DE/L CD
0.25 0.28 0.30 0.27 0.30 0.28 0.27 0.25 0.28 0.26 工作阻力F(N) 4500 4600 4700 4000 4100 5200 4200 4000 6000 5000 导杆质量m3(kg) 20 20 22 20 22 24 26 28 26 22 导杆转动惯量
J S3(kgm2)
1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 1.2 滑块质量m5(kg) 70 70 80 80 80 90 80 70 80 60
进给机构
从动件最大摆角ψ15?15?15?15?15?15?15?15?15?15?凸轮从动件杆长
(mm)
125 135 130 122 123 124 126 128 130 132 推程许用压力角
[α]推程
40?40?40?40?40?40?40?40?40?40?回程许用压力角
[α]回程
50?50?50?50?50?50?50?50?50?50?滚子半径r r(mm) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 刀具半径r c(mm) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 刨刀阻力曲线如图2所示。刨刀在切入、退出工件时均有0.05H的空载行程。
F
F max
S
0.05H0.05H
H
图2刨刀阻力曲线
设计任务
1）完成各执行机构的选型与主执行机构设计计算，选择原动机，拟定机械传动方案，确定各级传动比，画出主执行机构的机构运动简图。
2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工作循环图；
3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解法对其中的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移线图，速度线图和加速度线图；
4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析；
5）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线；
6）根据机电液一体化策略和现代控制（包括计算机控制）理论，大胆提出一种或一种以上与该机现有传统设计不同的创新设计方案。(选做)
提交材料
1）设计计算说明书一份（含解析法计算结果与相应线图）；
2）1号图一张（主执行机构运动简图及运动分析和动态静力分析）；
3）3号图一张（凸轮机构的位移曲线及凸轮轮廓曲线）；
指导教师签名：2013年6月6日
说明：1.此表由指导教师完成，用计算机打印（A4纸）。
2.请将机械设计课程设计任务书装订在机械设计课程设计(论文)的第一页。.
牛头刨床设计
西南大学工程技术学院，重庆 400716
1. 引言：
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时, 如图(1-1）所示，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，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。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。切削阻力如图(b ）所示。
O 2
A
O 4
x
y
s 6
s 3
X s 6
C
B
Y
s6 2 3 4 5
6
7 n 2
F r
Y Fr
图（1-1）
F r
x
0.05H0.05H
H
(b)
设计数据：
主执行机构曲柄转速n147
机架L AC390
刨刀行程H390
行程速比系数K 1.50
连杆与导杆之比L DE/L CD0.27
工作阻力F(N) 4200
导杆质量m3(kg) 26
导杆转动惯量J S3(kgm2) 1.2
滑块质量m5(kg) 80
进给机构从动件最大摆角ψ15°
凸轮从动件杆长(mm) 126
推程许用压力角[α]推程40°
回程许用压力角[α]回程50°
滚子半径r r(mm) 15
刀具半径r c(mm) 0.08
2 机构的选型
2.1 主执行机构的选型
牛头刨床是一个复杂的系统，需要结合课程设计的特点。课程设计要求主执行机构实现刨刀往复运动。下面几种机构都能够实现刨刀的往复运动。
方案一方案二方案三
方案四方案五方案六
图1 主执行机构选型
所选择的机构要满足以下要求：
1、工作行程大：要求机构是行程扩大机构；
2、工作阻力较大：要求机构在具体较大的力增益的区间工作；
3、正向运动的大部分时间有工作阻力：要求机构在具有急回特性；
4、正向运动的极短时间有工作阻力：要求机构在具有较大的力增益的区间工作。
根据设计任务书要求，对牛头刨床的行程急回特性、受力以及运动规律等方面要求进行综合考虑，主执行机构型式应该选择方案一较合理。
2.2 辅助执行机构的选型
辅助执行机构的指控制工件运动的机构（如工作台进给机构、送料机构）和调节机构（如行程调节机构和位置调节机构）。
2.2.1控制工件运动的辅助执行机构的选型
课程设计中控制工件运动的辅助执行机构的选型应该考虑一下几点：
（1）与主执行机构有着相同的工作周期。这就要求辅助执行机构与主执行机构的运动严格协调，这就意味着辅助执行机构与主执行机构尽量用同一个原动件。
（2）辅助执行机构是“将连续转动转换成间歇运动”机构。间歇运动时《机械原理》中“其他常用机构”章节的内容。间歇运动机构有：间歇滚轮传动机构、棘轮机构、推勾式送料机构。
2.2.2调节机构的选型
（1）行程调节：行程调节机构是完成“执行构件行程能在一定范围内人工无级调整”这一功能的机构。理论上，“将连续转动转换成往复运动”的四杆机构都可以“通过适当调节杆长来改变输出构件的行程”。用螺旋机构就能改变杆长。有些构建杆长的变化对输出运动范围的影响极其显著，比如曲柄。
（2）位置调节：用螺旋机构即可调节两个构件的相对位置。
3 原动机的选用
表1 常用原动机的类型及主要特点
原动机类型主要特点
三相异步电动机结构简单、价格便宜、体积小、运行可靠、维护方便、坚固耐用；能保持恒速运行及经受较频繁的启动、反转及制动；但启动转矩小，调速困难。一般机械系统中应用最多。
同步电动机能在功率因子cos1的状态下运行，不从电网吸收无功功率，运行可靠，保持恒速运行；但结构较异步电动机复杂，造价较高，转速不能调节。适用于大功率离心式水泵和通风机等。
直流电动机能在恒功率下进行调速，调速性能好，调速范围宽，启动转矩大；但结构较复杂、维护工作量较大、价格较高；机械特性较软、需直流电源。
控制电动机能精密控制系统位置和角度、体积小、重量轻；具有宽广而平滑的调速范围和快速响应能力，其理想的机械特性和调速特性均为直线。广泛用于工业控制、军事、航空航天等领域。
内燃机功率范围宽、操作简便、启动迅速；但对燃油要求高、排气污染环境、噪声大、结构复杂。多用于工程机械、农业机械、船舶、车辆等。
液压马达可获得很大的动力和转矩，运动速度和输出动力、转矩调整控制方便，易实现复杂工艺过程的动作要求；但需要有高压油的供给系统，油温变化较大时，影响工作稳定性；密封不良时，污染工作环境；液压系统制造装配要求高。
气动马达工作介质为空气，易远距离输送、无污染，能适应恶劣环境、动作速度快；但工作稳定性较差，噪声大；输出转矩不大，传动时速度较难控制。适用于小型轻载的工作机械。
我们在课程设计中选择的原动机是三相交流异步电动机。根据传动系统的设计中
的总传动比及分配问题，还有输出功率、效率计算确定电机的型号为Y2-112M-6。
Y2-112M-6电机额定功率2.2kW,额定电流5.6A ，转速940r/min ，效率79%，转动惯量0.01382m kg ，参考质量45kg 。
4 拟定传动系统方案
传动系统的作用是实现增速、减速和变速，有时也用作实现运动形式的转换，并且在传递运动的同时，将原动件的输出功率和转矩传递给执行机构。大多数情况是选择若干种传动装置或机构合理地加以组合配置，构成一个传动系统，才能实现预期的工作要求。
传动类型选择原则
1) 执行系统的工况和工作要求与原动机的机械特性相匹配 2) 考虑工作要求传递的功率和运转速度 3) 有利于提高传递效率
4) 尽可能结构简单的单级传动装置 5) 考虑结构布置 6) 考虑经济性
7) 考虑机械安全运转条件
原动机的转速为d n =940r/min ，执行机构原动件的设计转速为r n =47r/min ，则传动装置系统的总传动比为 i=
r
d
n n =940/47=20 传动装置或机构的传动比有
i=1i ·2i ·3i ……n i
且系统为减速传动时，宜使1i ＜2i ……n i ，并使相邻两级传动比相差不要太大。
故选择两级直齿圆柱齿轮传动，传动比分别为4和5，即i=1i ·2i =4×5。
5.绘制系统工作循环图
1）选择定标构件。由于两执行构件的工作循环的周期是相同的，即在导杆机构
的曲柄旋转360°的时间内完成一个工作循环。并且导杆机构的曲柄既是切削运动的执行机构的原动件又是工作台组合部分的运动源头，故选择曲柄作定标构件，显然是恰当的。
2）作一圆环表示曲柄在一个工作循环中的转角，根据导杆机构的行程速比系数K ，求出其极位夹角θ=36°，从而可将圆环分为两部分：圆环的上半部分的圆心角为180°+θ=216°，对应刨刀工作时曲柄的转角；下半部分表示刨刀空回行程时曲柄的转角。大小为144°。
3）在前述圆环之外再画一圆环，表示进给运动组合部分中，曲柄摇杆机构的曲柄在一个工作行程中的转角。以内圆环中所表示的刨刀运动规律为基准，并在外环中安排好工作台停动时间所对应的曲柄的转角位置?=2φ，则摇杆推动棘轮转动部分所对应的圆心角为180°-（φθ2+）=140°，棘轮不动的时间所对应的圆心角为220°（包括凸轮的远休止、回程和近休止阶段）。那么，由此二圆环所组成的循环图可形象、准确地表示出对而执行构件之间运动协调配合的要求
图2 系统工作循环图
6.机构尺度参数确定
表2 牛头刨床设计原始参数
曲柄转速1n 47 机架AC L 390 刨刀行程H 390 行程速比系数K 1.50 连杆与导杆之比CD DE L L /
0.27
由以上结构运动简图可设CB 长为3s 、构件3的转角3θ、构件4的转角4θ、E 点的线
位移E s 、AB 杆长1l 、CD 杆长3l 、DE 杆长4l 、CG 杆长6l 、CG 的长度6l '、构件1的转角1ω。 1、导杆的最大摆角?
∵ K=1.50 ∴ ?=
?=?+-361801
1
K K 2、AB 杆长1l ∵?=36°AC L =390mm ∴1l =AC L sin
2
?
=120.5mm 3、初始位置3θ
3θ=90°-arctan
AC
L l 1
=72.8° 4、BC 长3s
由勾股定理知：3s =08.3mm 4 5、CD 杆长3s
∵刨刀行程为H ，又为使RRP 杆组的压力角较小，滑块5的导路与D 在两极位位置处的连线的距离应等于导路线与D 所在弧线水平线的距离，以此可确定CD 杆长3l
∴3s =
mm H 6312
sin
2/=?
6、CG 杆长6l
6l =2
cos
3?
l +（3l -2
cos
3?
l ）/2=390mm
7、DE 杆长4l ∵CD DE L L /=0.27
∴4l =0.25*638.47=170.4mm
8、构件4的转角4θ、E 点的线位移E s
由上结构运动简图建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。所以为此我们可利用封闭图形CDEGC ，由此可得：
E s l l l +=+,
643 写成投影方程为:
0-cos cos 4433=+E s l l θθ
,
64433sin sin l l l =+θθ 由以上两方程可解的：
E s =16.6mm
4θ=175.8°
9、构件1的转角1ω ∵曲柄转速1n =47r/min ∴1ω=2*π*1n /60=5rad/s
表3 牛头刨床在初始位置参数
X(1)
X(2)
X(3)
X(4)
X(5)
X(6)
X(7)
X(8)
X(9)
X(10)
3
S （mm ） 3
θ（°） 4
θ（°） E
S （mm ） 1
l （mm ） 3
l （mm ） 4
l （mm ） AC
l （mm ） '
6
l （mm ） 1
ω（mm ）
408.3 72.8
175.8
16.6
120.5
631
170.4
390
615.5
5
7.主执行机构的运动分析（计算机编程）
先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。其中共有四个未知量3θ、4θ、
3s 及E s 。为求解需建立两个封闭矢量方程，为此需利用两个封闭图形ABCA 及CDEGC ，由此可得，
613346,'E l l s l l l s +=+=+ (1-1)
写成投影方程为：
331133611334433446cos cos sin sin cos cos 0sin sin '
E s l s l l l l s l l l θθθθθθθθ==++-=+= (1-2)
解上面方程组，即可求得3θ、4θ、3s 及E s 四个位置参数，其中23θθ=。 将上列各式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，即可得以下速度和加速度方程式。
速度方程式：333113
3331131334443344cos sin 00sin sin cos 00cos 0sin sin 1000cos cos 0E s l s s l w w l l w
l l v θθθθθθθθθθ??--????????????????=??????---??????????????
(1-3)
机构从动件的位置参数矩阵：333
33333443344cos sin 00sin cos 000sin sin 10cos cos 0s s l l l l θθθθθθθθ-????????---????
机构从动件的的速度列阵：334E s w w v ??????
????????
机构原动件的位置参数矩阵：1111sin cos 00l l θθ-????
????????
1w ：机构原动件的角速度 加速度方程式：
333
333333344433443333333
3333333
33344433344cos sin 00sin cos 000sin sin 10cos cos 0sin sin cos 00cos cos sin 000cos cos 00sin sin E s s s l l l l w s s w w s s w l w l w l w l w θθθθαθθαθθαθθθθθθθθθθ??-????????????
??---??
????????----=-----11131113144cos sin 000E l w s l w w w w v θθ?
?
??-?????????
?-????+?????????????
???????
???
?(1-4)
机构从动件的位置参数矩阵求导：3333333
3333333333444333444sin sin cos 00cos cos sin 0
00cos cos 00sin sin 0w s s w w s s w l w l w l w l w θθθθθθθθθθ?
?
---???
?-????--?
?--????
机构从动件的的加速度列阵：334E s ααα??
????
????????
机构原动件的位置参数矩阵求导：111111cos sin 00l w l w θθ-????
-??????
??
主程序（matlab ）：
%牛头刨床运动分析主程序 %x(1)——代表3s ;
%x(2)—— 代表构件3的转角3θ； %x(3）——代表构件4的转角4θ； %x(4)——代表E 点的线位移E s ; %x(5)——代表1l ； %x(6)——代表3l ; %x(7)——代表4l ; %x(8)——代表6l ;
%x(9）——代表
l';
6
ω。
%x(10)——代表构件1的转角
1
x=[ 0.4083 72.8*pi/180 175.8*pi/180 0.0166 0.1205 0.631 0.1704 0.390 0.6155 0];%赋初值
dr=pi/180;%度转化为弧度
dth=10*dr;w1=5;%每10度计算一个点
for i=1:37
y=ntpc(x); %调用从动件位置方程求解函数ntpc(自编)
s3=y(1);theta3=y(2);theta4=y(3);se=y(4); %得到位置参数。
%将各位置参数用向量储存，便于后面绘图，角度用度表示
ss3(i)=y(1);th1(i)=x(10)/dr;th3(i)=y(2)/dr;th4(i)=y(3)/dr;sse(i)=y(4) ;
%进行速度分析
A=[cos(theta3) -s3*sin(theta3) 0 0;
sin(theta3) s3*cos(theta3) 0 0;
0 -x(6)*sin(theta3) -x(7)*sin(theta4) -1;
0 x(6)*cos(theta3) x(7)*cos(theta4) 0];%A机构从动件的位置参数矩阵
B=[-x(5)*sin(x(10));x(5)*cos(x(10));0;0];%B机构原动件的位置参数列阵
yy=w1*inv(A)*B;%公式1-3求解，yy表示机构从动件速度列阵，inv(A)是A的逆阵
vs3=yy(1);w3=yy(2);w4=yy(3);vse=yy(4);
%将各速度参数以向量的方式表示，以便后面绘图
dvs3(i)=yy(1);dw3(i)=yy(2);dw4(i)=yy(3);dvse(i)=yy(4);
%dA为从动件位置参数矩阵对时间一次求导
%进行角速度分析
dA=[-w3*sin(theta3) -vs3*sin(theta3)-s3*w3*cos(theta3) 0 0;
w3*cos(theta3) vs3*cos(theta3)-s3*w3*sin(theta3) 0 0;
0 -x(6)*w3*cos(theta3) -x(7)*w4*cos(theta4) 0;
0 -x(6)*w3*sin(theta3) -x(7)*w4*sin(theta4) 0];
%dB就是原动件位置参数列阵对时间一次求导
dB=[-x(5)*w1*cos(x(10));-x(5)*w1*sin(x(10));0;0];
KK=-dA*yy+w1*dB; %KK为公式1-4右端
ya=inv(A)*KK;%公式1-4求解，ya为从动件加速度列阵
%将各加速度以向量表示
as3(i)=ya(1);atheta3(i)=ya(2);atheta4(i)=ya(3);ase(i)=ya(4);
x(10)=x(10)+dth; %计算下一个点
x(1)=s3;
x(2)=theta3;
x(3)=theta4;
x(4)=se;
end
%绘制运动参数曲线
subplot(2,2,1); % 选择第1个子窗口
plot(th1,th3,th1,th4,th1,sse*1e3);%绘制位置线图
subplot(2,2,2);
plot(th1,dw3,th1,dw4,th1,dvse);%绘制速度线图
subplot(2,2,3);
plot(th1,atheta3,th1,atheta4,th1,ase); %绘制加速度线图
%这个函数是关于牛头刨床位置方程求解，可得：s3,theta3,theta4,sE四个运动变量。
子程序：
function y=ntpc(x)
%x(1)——代表
s;
3
θ；
%x(2)——代表构件3的转角
3
θ；
%x(3）——代表构件4的转角
4
%x(4)——代表E点的线位移
s;
E
%x(5)——代表
l；
1
%x(6)——代表
l;
3
%x(7)——代表
l;
4
%x(8)——代表
l;
6
%x(9）——代表
l';
6
ω。
%x(10)——代表构件1的转角
1
%先赋初值；这些初值来自于主程序。
s3=x(1);
theta3=x(2);
theta4=x(3);
se=x(4);
epsilon=1e-6;%设置求解精度为10-6
%用矩阵的形式表示位置方程组（4x1的矩阵）
f=[s3*cos(theta3)-x(5)*cos(x(10));s3*sin(theta3)-x(5)*sin(x(10))-x(8); x(6)*cos(theta3)+x(7)*cos(theta4)-se;
x(6)*sin(theta3)+x(7)*sin(theta4)-x(9)];
%用牛顿-辛普森法求解
while norm(f)>epsilon
%J位置方程组的雅可比矩阵，即从动件位置参数矩阵
J=[cos(theta3) -s3*sin(theta3) 0 0;
sin(theta3) s3*cos(theta3) 0 0;
0 -x(6)*sin(theta3) -x(7)*sin(theta4) -1;
0 x(6)*cos(theta3) x(7)*cos(theta4) 0];
dth=inv(J)*(-1.0*f); %计算增量，进行迭代，inv(J) 为J的逆阵
s3=s3+dth(1);
theta3=theta3+dth(2);
theta4=theta4+dth(3);
se=se+dth(4);
f=[s3*cos(theta3)-x(5)*cos(x(10));s3*sin(theta3)-x(5)*sin(x(10))-x(8); x(6)*cos(theta3)+x(7)*cos(theta4)-se;
x(6)*sin(theta3)+x(7)*sin(theta4)-x(9)];
norm(f);%若未达精度，会继续迭代。
end
%输出4个参数
y(1)=s3;
y(2)=theta3;
y(3)=theta4;
y(4)=se;
将程序输入matlab中就可得到E点的位移、速度和加速度的运动线图（图3、图4、图5）。
图3 位置线图
图4 速度线图
图5 加速度线图
8.主执行机构的运动分析及动态静力分析（作图法）
建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA 及CDEGC 。
（令S3=BC l 1l =AB l 3l =CD l 4l =ED l 6l =AC l 6
l =CG l ）
投影方程式为
1133cos cos θθl s = （1） 11633sin sin θθl l s += （2）
0cos cos 4433=-+E S l l θθ （3）
'
64433sin sin l l l =+θθ （4）
8.1 主执行机构的速运动分析 1.速度分析：（具体值及矢量图见A1号图）
图解法验证当曲柄角度为60°时的运动分析：
因构件1和2在B 处的转动副相连，故21B B v v =，其大小等于AB l 1ω，方向垂直于AB 线。
取构件2和3的重合点B 进行速度分析。列速度矢量方程，得
2323B B B B v v v +=
大小 ? √ ? 方向 √ √ √
通过图解法可求得3B v ，B3点与D 点同在构件3上，故 D B CD CB v v l l //3= 则可求的D 点速度。
取4构件作为研究对象，列速度矢量方程，得
ED D E v v v +=
大小 ? √ ? 方向 √ √ √
再通过图解法，得到E 点的速度。
2.加速度分析：（具体值及矢量图见A1号图）
因构件1和2在B 点处的转动副相连，故2112ωAB B B l a a ==,方向垂直与AB 。 取2、3构件重合点B 为研究对象，列加速度矢量方程得：
r
B B k B B B t B n B a a a a a a 2
3232333++=+= 大小: ？ ？ √ √ √ ？ 方向： ？ √ √ √ √ √
作加速度矢量图，可求得3a 又CB CD D l l a a //3=，则可得D a 。
取4构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
t
ED n ED D E a a a a ++=
大小 ？ √ √ ？ 方向 √ √ √ √
由加速度矢量图可求得E 点加速度E a 。 8.2 主执行机构的动态静力分析
取4为研究对象，分离4、5构件进行动态静力分析，已知g m G 55=，5a a E =，
E I a m
F 55-=。设34R F 与水平导轨的夹角为α，可测得α的大小。
由0cos 345=--=∑r R I x F F F F α 0sin 5345=-+=∑G F F F R R y α 可得34R F 和5R F .
分离2、3构件进行动态静力分析，已知3443R R F F =，g m G 33=。 由此可得：333a m F I -=，333αs I J M -=
目录 一、设计题目 (2) 1、牛头刨床的机构运动简图 (2) 2、工作原理 (2) 二、原始数据 (3) 三、机构的设计与分析 (4) 1、齿轮机构的设计 (4) 2、凸轮机构的设计 (10) 3、导杆机构的设计 (16) 四、设计过程中用到的方法和原理 (26) 1、设计过程中用到的方法 (26) 2、设计过程中用到的原理 (26) 五、参考文献 (27) 六、小结 (28)
一、设计题目 ——牛头刨床传动机构 1、牛头刨床的机构运动简图 2、工作原理 牛头刨床是对工件进行平面切削加工的一种通用机床，其传动部分由电动机经 带传动和齿轮传动z 0—z 1 、z 1 、—z 2 ，带动曲柄2作等角速回转。刨床工作时，由导 杆机构2、3、4、5、6带动刨刀作往复运动，刨头右行时，刨刀进行切削，称为工 作行程；刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，刨刀每切削完一次，利用 空回行程的时间，固结在曲柄O 2 轴上的凸轮7通过四杆机构8、9、10与棘轮11和棘爪12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。
二、原始数据 设计数据分别见表1、表2、表3. 表1 齿轮机构设计数据 设计内容齿轮机构设计 符号n01d01 d02 z0 z1 z1’m01 m1’2n2 单位r/min mm mm mm mm r/min 方案Ⅰ1440 100 300 20 40 10 3.5 8 60 方案Ⅱ1440 100 300 16 40 13 4 10 64 方案Ⅲ1440 100 300 19 50 15 3.5 8 72 表2 凸轮机构设计数据 设计内容凸轮机构设计 符号L O2O4 L O4D φ[α]δ02 δ0 δ01δ0/ r0 r r 摆杆运动规 律单位mm mm °°°°°°mm mm 方案Ⅰ150 130 18 45 205 75 10 70 85 15 等加速等减 速 方案Ⅱ165 150 15 45 210 70 10 70 95 20 余弦加速度方案Ⅲ160 140 18 45 215 75 0 70 90 18 正弦加速度方案Ⅳ155 135 20 45 205 70 10 75 90 20 五次多项式 表3 导杆机构设计数据 设计内容导杆机构尺度综合和运动分析 符号K n2L O2A H L BC 单位r/min mm 方案Ⅰ 1.46 60 110 320 0.25L O3B 方案Ⅱ 1.39 64 90 290 0.3L O3B 方案Ⅲ 1.42 72 115 410 0.36L O3B 表4 机构位置分配表 位置号位置 组 号 学生号 A B C D 1 1 3 6 8/ 10 2 5 8 10 7/ 1/ 4 7 8 10 1 5 7/ 9 12 2 1/ 4 7 8 11 1 3 6 8/ 11 2 5 7/ 9 11 1/ 3 6 8/ 11 3 2 5 7/ 9 12 1/ 4 7 9 12 1 3 6 8/ 12 2 4 7 8 10
机械原理课程设计说明书 系部名称: 机电系 专业班级: 04机制三班 姓名： 学号: 0405110057 目录
概述 (3) 设计项目...............................1．设计题目 (4) 2．机构简介 (4) 3．设计数据 (4) 设计内容...............................1．导杆机构的设计 (5) 2.凸轮机构的设计 (12) 3.齿轮机构的设计 (17) 设计体会 (20) 参考文献 (21) 附图····························· 概述
. 一、机构机械原理课程设计的目的： 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的 机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于： （１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。 （４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、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。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。 [设计名称]牛头刨床 一．机构简介： 机构简图如下所示：
. 机械原理课程设计答辩参考选题 1.机构选型？ 2.何谓何谓机构尺度综合？ 3.平面连杆机构的主要性能和特点是什么？ 4.何谓机构运动循环图？ 5.机构运动循环图有哪几种类型？ 6.在机构组合中什么是串联式组合？ 7.在机构组合中什么是并联式组合？ 8.在机构组合中什么是反馈式组合？ 9.平面机构的构件常见的运动形式有哪几种？ 10.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成直线移动。 11.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成摆动。 12.举例说明有哪些机构能满足机构的急回运动特性？ 13.对于外凸凸轮,为了保证有正常的实际轮廓,其滚子半径选取有什么要求？ 14.要求一对外啮合直齿圆柱齿轮传动的中心距略
小于标准中心距,并保持无侧隙啮合,此时应采用什么传动？ 15.在凸轮机构中,从动件按等加速、等减速运动规律运动时,有何冲击？ .. . 16.蜗杆的标准参数在何处,蜗轮的标准参数在何处？ 17.平面四杆机构共有几个瞬心,其中有几个绝对瞬心、几个相对瞬心？ 18.在平面机构中,每个高副引入几个约束、每个低副引入几个约束？； 19.当两构件组成转动副时,其瞬心位于何处？当构件组成移动副时,其瞬心位于何处？ 20.机械效率可以表达为什么值的比值？ 21.标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是什么？ 22.标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数是哪几个？ 23.从机械效率的观点看,机械的自锁条件是什么？
24.试叙机构与运动链的区别？ 25.试计算所设计机构的自由度。 26.试说明所设计机构的工作原理。 27.四杆机构同样可以将旋转运动的输入变为直线运动的输出，为什么有的摇摆式输送机要采用6杆机构？ 28.机械原理课程设计的任务一般可分为几个部分？ 29.机械原理课程设计的方法原则上可分为几类？ 30.机械运动方案设计主要包括哪些内容？ 31.执行机构按运动方式及功能可分为几类？ .. . 32.做匀速转动的机构常用的有哪几种？ 33.做非匀速转动的机构常用的有哪几种？ 34.分析凸轮机构在本设计中所起的作用。 35.做往复移动的机构常用的有哪几种？ 36.平面连杆机构的主要性能和特点是什么？ 37.凸轮机构的主要性能和特点是什么？ 38齿轮机构的主要性能和特点是什么？ 39.分析影响行程速比系数K值大小的几何尺寸。
中南大学 机械原理课程设计 ——说明书 班级：机械1007 姓名：台永丰 学号：0806100904 指导老师：何竞飞 分组：Ⅵ方案 题目：牛头刨床
目录 第1章 1.1设计题目........................................ (3) 1.2机构简介 (3) 1.3设计任务 (4) 第2章 2.1电动机的选择 (5) 2.2齿轮变速装置设计 (5) 2.3导杆机构尺寸设计 (6) 2.4机构的运动分析 (7) 2.5机构的动态静力分析 (16) 2.6速度波动的调节与飞轮设计 (19) 第3章 3.1体会心得 (22) 参考文献 (23)
第1章 1.1设计题目 牛头刨床 1.2机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1-1 a。电动机经一级带传动和二级齿轮传动驱动执行机构，使刨头6和刨刀7作往复直线运动。刨头右行时，刨刀进行切削加工，称为工作行程，要求速度较低并且均匀。刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，要求速度快以节省时间。因此刨头在整个运动循环中受力变化大，对主轴（曲柄2）匀速运转有很大影响，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小电动机功率。同时，要求刨刀不进行切削的过程中，工件随工作台实现自动进给运动。 图1-1
1.3设计任务 （1）电动机的选择； （2）设计齿轮变速装置； （3）设计导杆机构； （4）设计刨程及其位置的调节方法； （5）机构运动分析； （6）机构的动态静力分析； （7）速度波动的调节与飞轮设计。 图1-2
第2章2.1电动机的选择 电动机转速选择1440r.p.m 2.2齿轮变速装置设计 如图1-2 i13H=n1?n H n3?n5=?z2z3 z1z2 ……………………………………[2-1] * 式中i——转速比 n——转速 z——齿数 i45=n4 n3=?z5 z4 …………………………………………[2-2] i67=n6 n7=?z7 z6 …………………………………………[2-3] 联立以上各式，并令n1n H n H n7 =24，可选取z1=50,z2=50,z3=150,z4=55,z5=78 可得各齿轮数据
海南大学 机械原理课程设计说明书 设计题目:牛头刨床 小组成员: 20110504310007 20110504310006 专业班级：11级交通运输（一）班 指导老师：陈致水 2013年6月26日
目录 一、概述........................................................... (2) 二、机构简介与设计数据 (3) 三、课程设计的内容和步骤……………………………… ..4 四、参考文献 (11) 五、设计小结 (12)
一、概述 1．课程设计的题目 牛头刨床 2．课程设计的任务和目的 1)任务： a.导杆机构进行运动分析； b.导杆机构进行动态静力分析； c.齿轮机构设计； 2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生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，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。 .3．课程设计的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。
二.机构简介与设计数据 2.1机构简介 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。 2.2设计数据
Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：产品包装生产线（方案1） 院系：机电学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
一、绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目，通过老师和书本的传授，我们了解了机构的结构，掌握了机构的简化方式与运动规律，理论知识需要与实践相结合，这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计，计算各机构的尺寸，同时还需要编写符合规范的设计说明书，正确绘制相关图纸。 通过这个项目，我们应学会如何收集与分析资料，如何正确阅读与书写说明书，如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我们对该课程的理解与领会，同时培养了我们的创新能力，为以后机械设计课程打下了坚实的基础。 二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长?宽?高=600?200?200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。 产品包装生产线（方案一）功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 ?1?1 执行构件一 执行构件二 ?01?02 运动循环图
图中?1 是执行构件1的工作周期，?01 是执行构件2的工作周期，?02是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是间歇运动，执行构件2的工作周期?01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期?02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图 根据分析，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm 执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430rpm ，为了在执行机构1的主动件上分别得到14、22、30rpm 的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比i z 有3种，分别为 i z1= 141430 =102.14 i z2=221430=65.00 i z3=30 1430=47.67 总传动比由定传动比i c 和变传动比i v 两部分构成，即 i z1=i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 3种总传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c 是常数，因此，3种变传动比中i v1最大，i v3最小。为满足最大传动比不超过4，选择i v1 =4 。 定传动比为 i c = v1 z1i i =4102.14=25.54 变传动比为 i v2= c z2i i =54.2565=2.55 i v3= c z3i i =54 .2547.67=1.87 传动系统的有级变速功能单元如图所示。 i=4,2.55,1.87 有级变速运动功能单元
机械原理课程设计说明书 设计题目： 指导老师：哈丽毕努 设计者：马忠福 所属院系：新疆大学机械工程学院专业：机械工程及自动化 班级：机械 10-7 班 完成日期： 2014年7月 新疆大学 《机械原理课程设计》任务书
班级: 机械姓名: 马忠福 课程设计题目: 冲压式蜂窝煤成型机 课程设计完成内容: 设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图) 发题日期: 2014 年 6 月 15 日 完成日期: 2014 年 7 月 25 日 指导教师: 哈利比努
目录 一、蜂窝煤的功能和设计要求 (1) 二、工作原理和工艺动作分解 (2) 三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (2) 四、执行机构的选型 (3) 五、机械运动方案的选定和评价 (4) 六、机械传动系统的传动比和变速机构 (5) 七、画出机械运动方案简图 (5) 八、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算 (6) 1、带传动计算： (6) 2、齿轮传动计算 (6) 3、曲柄滑块机构计算 (6) 4、槽轮机构计算 (7) 5、扫屑凸轮计算 (7) 九、机械方案运动简图 (8) 十、参考文献 (9)
一、蜂窝煤的功能和设计要求 冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇峰窝煤（通常又称煤饼）生产厂的主要生产设备，这种设备由于具有结构合理、质量可靠、成型性能好、经久而用、维修方便等优点而被广泛采用。 冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤加入转盘的模简内，经冲头冲压成峰窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作： (1)粉煤加料； (2)冲头将蜂窝煤压制成型； (3)清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动； (4)将在模简内的冲压后的蜂窝煤脱模； (5)将冲压成型的蜂窝煤输送。 图1.1冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘位置示意图 冲压式蜂窝煤成型机的设计要求和参数有： (1)蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min； (2)驱动电机：Y180L-8，功率N=111KW；转速n=710r/min; (3)机械运动方案应力求简单； (4)图1.1表示冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置情况。实际上冲头和脱模盘都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时将粉煤冲压成蜂窝煤，脱模盘将以压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程中扫屑刷将冲头和脱模盘刷除粘着粉煤，模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇机构使加料的模筒进入冲压位置、成型的模筒进入脱模位置、空模筒进入加料位置。 (5)为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲压后有一保压时间。 (6)由于冲头压力较大，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效作用，减小原动机的功率。
目录 一绪论 (1) 1.牛头刨床机构工作原理 (1) 2. 设计目的 (2) 3. 设计任务 (3) 二设计计算过程及说明 (3) 1. 牛头刨床机构示意图及原始数 据.............................................................. ..3 2.齿轮机构基本参 数…….…..........................................…........... (4) 3.连杆设计和运动分析 (5) 4. 编写的计算源程序................................................................... .. (7) 5. 电算的源程序和结果....................................................…............
(9) 6. 设计图解法的图纸................................................................... (13) 三设计小结 (13) 1. 对设计结果的分析讨 论 (13) 四参考文献 (13) 1. 列出主要参考资 料........................................................…... (13) 一. 绪论 牛头刨床机构工作原理 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（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。 牛头刨床的滑枕的直线运动不能说是偏心轮的作用。牛头刨床的动力，经过减速后，在大齿轮的一面有一个固定短轴，短轴和齿轮中心有一定距离，装一个方形滑块。在齿轮的下方，有一个轴承座，安装了一个长摇杆，齿轮上的方形滑块始终在长杆上滑动。摇杆的上端，有滑枕的方形滑块，也是在杆上滑动，摇杆就使得滑枕前后运动。这两个滑块都是能够转动的。当大齿轮转动时，由滑块带动摇杆前后扇形摆动。滑块位置在中心下面时，同等的转动圆心角，摇杆可以运动较大的角度，带动滑枕快速后退。当大齿轮滑块在上方时，同样的圆心角，摇杆的运动就慢得多，这样滑枕就能够有较大的切削力。调整大齿轮滑块的中心距，就能够调整滑枕行程。滑枕是慢进快退，这样符合工作要求。 本实验以牛头刨床刀具运动的主传动机构为设计对象，通过对具有急回特性的机构的设计，掌握
海南大学机械原理课程设计说明书 设计题目:牛头刨床 小组成员: 专业班级：11级交通运输（一）班 指导老师：陈致水 2013年6月26日 目录 一、概述........................................................... (2) 二、机构简介与设计数据 (3) 三、课程设计的内容和步骤……………………………… ..4 四、参考文献 (11) 五、设计小结 (12) 一、概述 1．课程设计的题目 牛头刨床 2．课程设计的任务和目的 1)任务： a.导杆机构进行运动分析；
b.导杆机构进行动态静力分析； c.齿轮机构设计； 2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生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，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。 .3．课程设计的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。 二.机构简介与设计数据 机构简介 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
机械原理课程设计说明书设计题目：压床机构设计 自动化院（系）机械制造专业 班级机制0901 学号20092811022 设计者罗昭硕 指导老师赵燕 完成日期2011 年1 月4日
一、压床机构设计要求 1 ．压床机构简介及设计数据 1.1压床机构简介 图9—6所示为压床机构简图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。 1.2设计数据
1.1机构的设计及运动分折 已知：中心距x1、x2、y, 构件3的上下极限角，滑块的冲程H，比值CE ／CD、EF／DE，各构件质心S的位置，曲柄转速n1。 要求：设计连杆机构, 作机构运动简图、机构1～2个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在l号图纸上。 1.2机构的动态静力分析 已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js(曲柄1和连杆4的重力和转动惯量（略去不计)，阻力线图(图9—7)以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。 要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作图部分亦画在运动分析的图样上。 1.3飞轮设计 已知：机器运转的速度不均匀系数δ．由两态静力分析中所得的平衡力矩Mb;驱动力矩Ma为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。 要求：确定飞轮转动惯量J。以上内容作在2号图纸上。 1.4凸轮机构构设计 已知：从动件冲 程H，许用压力角 [α ]．推程角δ。，远 休止角δ?，回程角δ'， 从动件的运动规律见 表9-5，凸轮与曲柄共 轴。 要求：按[α]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ρ。选取滚子 半径r，绘制凸轮实际 廓线。以上内容作在 2号图纸上 压床机构设计 二、连杆机构的设计及运动分析
机械原理大作业 ——10A 班级：姓名：学号： 位置方程 利用两个封闭图形ABDEA 和EDCGE ，建立两个封闭矢量方程，由此可得： ? ??+=++=+' s l l s l l l l 56431 643(1)
把(1)式分别向x 轴、y 轴投影得： ??? ? ? ??=+=++=++=+ h l l s l l l h s l l h s l 334 45 334411133441 123344sin sin cos cos sin sin sin cos cos cos θθθθθθθθθθ(2) 在（2）式中包含3s 、5s 、3θ、4θ四个未知数，消去其中三个可得到只含4θ一个未知数 方程： [][]{}[ ] [] sin sin sin 2sin cos cos sin sin 2 441112 3 442 4 2242 441122 44111 =-+--+-++-+θθθθθθθθl l h l hl h l l l h l l h (3) 当1θ取不同值时，用牛顿迭代法解(3)式，可以求出每个4θ的值，再根据方程组(2)可以求出其他杆件的位置参数3s 、5s 、3θ的值： ? ?? ? ???-+=+=-= 3 4 41113334453 4 43sin sin sin cos cos )sin arcsin( θθθθθθθl l h s l l s l l h (4) 速度方程 对(2)式对时间求一次导数并把结果写成矩阵的形式得： ????????????-=????????????? ???????? ??? ? ?-----00cos sin 0 cos cos 01sin sin 00cos cos sin 0sin sin cos 11 111 434 43344334 43334 4333θθωωωθθθθθθθθθθl l v v l l l l l s l s C e B (5) 其中C v 为刨刀的水平速度，v e B 为滑块2相对于杆3的速度。由于每个1θ对应的3s 、3θ、 4θ已求出，方程组式（5）的系数矩阵均为常数，采用按列选主元的高斯消去法可求解（式 5）可解得角速度ω3、ω4、e B v 、 C v 加速度方程 把（5）对时间求导得矩阵式：
牛头刨床机械原理课程设 计方案一位置和位置 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
课程设计说明书 学院:_________xxxxxxxxxxxxxxx__ 班级:xxxxxxxxxxxxx 学生姓名: xxx 学号:xxxxxxxxxxx 设计地点（单位）___________xxxxxxxxxxxxxxxxxx ____________ 设计题目:_____________牛头刨床__________________________ 完成日期： 2015年 7 月 10日 成绩(五级记分制):______ __________ 教师签名:_________________________ 年月日 设计数据 (2) 1、概述 牛头刨床简介 (3) 运动方案分析与选择 (4) 2、导杆机构的运动分析 位置4的速度分析 (6) 位置4的加速度分析 (7) 位置9的速度分析 (11) 位置9的加速度分析 (12) 3、导杆机构的动态静力分析 位置4的惯性力计算 (15) 杆组5,6的动态静力分析 (15) 杆组的动态静力分析 (16)
平衡力矩的计算 (17) 4、飞轮机构设计 驱动力矩 (19) 等效转动惯量 (19) 飞轮转动惯量 (20) 5、凸轮机构设计 (22) 6、齿轮机构设计 (26) 1.概述 一、机构机械原理课程设计的目的： 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于： （１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。 （４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 二、机械原理课程设计的任务：
机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床 设计日期：20011年07 月09 日 目录 1.设计题目 (3)
2. 牛头刨床机构简介 (3) 3.机构简介与设计数据 (4) 4. 设计内容 (5) 5. 体会心得 (15) 6. 参考资料 (16) 附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析 附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计 附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定 1设计题目：牛头刨床 1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。 2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。 3.）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。
2、牛头刨床机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。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5H的空刀距离，见图4-1，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小电动机容量。 3、机构简介与设计数据 3.1.机构简介 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。
摘要 机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、专科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。并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力，学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。
目录 一、设计任务 (1) 1.1、牛头刨床的机构简介 (1) 1.2、原始数据及设计要求 (2) 1.3、设计内容 (3) 1.4、画机构的运动简图 (3) 二、导杆机构的运动分析 (4) 2.1、速度分析 (4) 2.2、加速度分析 (5) 三、导杆机构的动态静力分析 (7) 3.1、运动副反作用力分析 (7) 3.2、曲柄平衡力矩分析 (7) 总结 (8) 参考文献 (9)
一、设计任务 1.1、牛头刨床的机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图所示。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，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，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。
牛头刨床课程设计文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
目录 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。 (a) (b) 图d
一.设计任务 1、运动方案设计。 2、确定执行机构的运动尺寸。 3、进行导杆机构的运动分析。 4、对导杆机构进行动态静力分析。 5、汇总数据画出刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。 二.设计数据 本组选择第六组数据 表1 表2
三.设计要求 1、运动方案设计 根据牛头刨床的工作原理，拟定1～2个其他形式的执行机构（连杆机构），给出机构简图并简单介绍其传动特点。 2、确定执行机构的运动尺寸 根据表一对应组的数据，用图解法设计连杆机构的尺寸，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 注意：为使整个过程最大压力角最小，刨头导路位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上(见图d)。 3、进行导杆机构的运动分析 根据表一对应组的数据，每人做曲柄对应的1到2个位置（如图2中1，2，3，……，12各对应位置）的速度和加速度分析，要求用图解法画出速度多边形，列出矢量方程，求出刨头6的速度、加速度，将过程详细地写在说明书中。 4、对导杆机构进行动态静力分析 根据表二对应组的数据，每人确定机构对应位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分与尺寸设计及运动分析画在同一张纸上（2号或3号图纸）。
机械原理课程设计报告专业班级机械**** 班级序号** 学生姓名*** 2012 —2013 学年第2 学期 长江大学机械工程学院
一、原始数据： 二、往复泵传动方案设计： （1）齿轮设计采用压力角为20°的直齿圆柱齿轮，根据相关资料查得：齿轮的最小齿数不得小于17， 否则会发生根切，且直齿圆柱齿轮的传动比一般在 3-6，最大不会超过8 （2）齿轮传动的基本简图：
（3）传动比的具体分配方案： 依题意有：n1=1300r/min，n4=115r/min I14=(-1)m Z2Z3Z4/Z1Z2Z3=Z4/Z1=n1/n4=1300/115=260/23 因为传动比大于8，所以应采取如图分级传动，在此，取齿轮1的齿数为23，则齿轮4的齿数为260，具体传动比分配如下： I12=Z2/Z1=5=n1/n2→Z2=115,n2=260r/min 2和3在同一根轴上，则有：n3=n2=260r/min I34=Z4/Z3==n3/n=2.261→Z3=115，n4=115r/min 综上所述：传动比的分配方案为，I12=5，I34=2.261 三、曲柄滑块机构的设计（使用到VB） 如图所示：点B运动到B1、B2位置是曲柄滑块机构运动的两极限位置，当点B运动到B3位置(B3在A点正下方)，压力角α取最大值。 由几何关系有： Sin(αmax)=( L AB+e)/ L BC (L AB+ L BC)2-e2={[( L BC - L AB)2-e2]1/2+s}2
整理得： L BC=( L AB+e)/ sin(αmax) L BC=[(4S2L AB2-4S2e2- S4)/(16L AB2-4S2)]1/2 VB程序编写 Private Sub Command1_Click() Const PI = 3.141592 e = 20 s = 305 a = 56 Text1 = Val(Text2) * Sin(a * PI / 180) - e Text2 = Sqr((4 * s * s * Val(Text1) * Val(Text1) - 4 * s * s * e * e - s * s * s * s) / (16 * Val(Text1) *
《机械原理》课程设计任务书 搅拌机机构设计与分析 1.机构简介 搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作如附图1（a）所示，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。 工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如附图1（b）所示。 附图1 搅拌机构（a）阻力线图（b）机构简图 2.设计数据 设计数据如附表1-1所示。 附表1-1 设计数据
3. 设计内容 连杆机构的运动分析 已知：各构件尺寸及重心位置，中心距x,y,曲柄2每分钟转速n 2。 要求：做构件两个位置（见附表1-2）的运动简图、速度多边形和加速度多边形，拌勺E 的运动轨迹。以上内容画在2号图纸上。 附表1-2 机构位置分配图 曲柄位置图的做法，如图1-2所示：取摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始位置1，按转向将曲柄圆周作十二等分，得12个位置。并找出连杆上拌勺E 的各对应点E 1,E 2…E 12,绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹的最低点向下量40mm 定出容器地面位置，再根据容器高度定出容积顶面位置。并求出拌勺E 离开及进入容积所对应两个曲柄位置8’和11’。附图1-2 曲柄位置 目 录 1课程设计的任务与要求
1.1机械原理课程设计任务书 1.2机械原理课程设计的参考数据 1.3机械原理课程设计的目的与要求 1.3.1、机械原理课程设计的目的 1.3.2、牛头刨床的工作原理与机构组成（设计三个方案并选出其中最合适的方案并说明理由。每一小组成员最终设计方案允许一致，但每个人的尺寸参数需不一致） 2课程设计的机构 2.1原动件设计 2.1.1电机选型 2.1.2减速器设计（选择好传动比，画出轮系即可） 2.2运动循环图 2.3导杆机构的运动分析 2.4导杆机构的动态静力分析 2.5齿轮机构设计 2.6凸轮机构设计 2.7飞轮设计 3设计小结 4参考文献 心得体会 机械原理课程设计是培养学生综合运用所学知识。发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过
课程设计说明书—牛头刨床 1. 机构简介 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作用的导杆机构。刨刀每次削完一次，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，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。 图1-1 1．导杆机构的运动分析 已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。 要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。 1.1设计数据
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 导杆机构的运动分析 内容 符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6 mm 单位r/mi n 方案 60 380 110 540 0.25l o4B0.5 l o4B240 50 Ⅲ 1.2曲柄位置的确定
《机械原理课程设计》 学院: 行知学院专业: 机械设计制造及其自动 化 姓名：陈宇学号: 10556109 授课教师:王笑提交时间: 2012 年 7 月1日 成绩:
目录 1.设计工作原理-----------------------------------------------------2 2.方案的分析--------------------------------------------------------4 3. 机构的参数设计几计算-----------------------------------------7 4. 机构运动总体方案图及循环图-------------------------------11 5.机构总体分析----------------------------------------------------13 6. 参考资料----------------------------------------------------------13
半自动钻床机构 一、设计工作原理 1.1、工作原理及工艺动作过程 该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的1080r/min降到主轴的5r/min，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和进刀等工艺动作，最后由凸轮机通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动,这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。 设计加工图（一）所示工件ф12mm孔的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。 1.2、设计原始数据及设计要求 半自动钻床设计数据参看表（一） 表（一）半自动钻床凸轮设计数据