PAGEPAGE13《機械原理》課程設計計算說明書設計題目：牛頭刨床學院：機械工程學院專業班級：機自1421班學生姓名：郭文超學號：03320142108指導教師：趙楠2016年07月04日——2016年07月07日目錄工作原理 3一.設計任務 4二.設計數據 4三.設計要求 51、運動方案設計 52、確定執行機構的運動尺寸 53、進行導桿機構的運動分析 5四.設計方案選定 5五.機構的運動分析 61.3點速度分析 72.3點加速度分析 83.8點運動分析 114.機構運動曲線圖 11六.凸輪機構的設計 11八.參考文獻 13工作原理.牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖a）所示。電動機經過皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2－3－4－5－6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭左行時，刨刀不切削，稱為空回行程，此時要求速度較高，以提高生產率。為此刨床采用有急回運動的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構1－9－10－11與棘輪帶動螺旋機構（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續切削。刨頭在工作過程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段0.05H的空刀距離，見圖b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速轉動，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減少電動機容量。

(a)(b)圖d一.設計任務1、運動方案設計。2、確定執行機構的運動尺寸。3、進行導桿機構的運動分析。4、對導桿機構進行動態靜力分析。二.設計數據本組選擇第三組數據表1設計內容符號方案和數據單位IIIIII1導桿機構的運動分析n2606472rpml0204380350430mml02A11090110mml04B540580810mmlBC0.25l04B0.3l04B0.36l04Bmm表2設計內容符號方案和數據單位IIIIII2凸輪機構設計ψmax151515°L09D125135130mm[α]403842°Ф757075°ФS101010°Ф’757065°三.設計要求1、運動方案設計根據牛頭刨床的工作原理，擬定1～2個其他形式的執行機構（連桿機構），給出機構簡圖并簡單介紹其傳動特點。2、確定執行機構的運動尺寸根據表一對應組的數據，用圖解法設計連桿機構的尺寸，并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。注意：為使整個過程最大壓力角最小，刨頭導路位于導桿端點B所作圓弧高的平分線上(見圖d)。3、進行導桿機構的運動分析根據表一對應組的數據，每人做曲柄對應2個位置的速度和加速度分析，要求用圖解法畫出速度多邊形，列出矢量方程，求出刨頭3的速度、加速度，將過程詳細地寫在說明書中。四.設計方案選定如圖所示，牛頭刨床的主傳動機構采用導桿機構、連桿滑塊機構組成的5桿機構。采用導桿機構，滑塊與導桿之間的傳動角r始終為90o，且適當確定構件尺寸，可以保證機構工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當確定刨頭的導路位置，可以使壓力角盡量小。五.機構的運動分析1.3點速度分析當曲柄位于3點時如上圖已知：ω04=2πn/60=7.536rad/sVA4=VA3A4+VA3方向：⊥桿4∥桿4⊥桿2大小：？？√已知：VA3=ω04×L2=7.536×110=828.96mm/s作圖得：VA4=670.05MM/Sω04=VA4/LAO4=670.05/513.91=1.306rad/sVB=ω04×L4=1.306×810=1057.86mm/sVc=VB+VCB方向：∥X-X√⊥桿BC大小：？√？由作圖法得：：VC=1048.3mm/s2.3點加速度分析加速度分析：取曲柄位置“3”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，故anA2=anA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702064328rad/s,anA3=anA2=ω22·LO2A=6.7020643282×0.09m/s2=4.042589963m/s2取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：aA4=anA4+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3v大小:?ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B（沿導路）取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm,圖1-3由圖1-3知,aA4=P′a4′·μa=3.2638759m/s2aB4=aB5=aA4*L04B/L04A=40522083799m/s2取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得ac=aB+acBn+acBτ大小?√ω5l2CB?方向∥X軸√C→B⊥BC其加速度多邊形如圖1─3所示,有ac=p′c·μa=4.058026085m/s23.8點運動分析取曲柄位置“8”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“3”。υA4=υA3+υA4A3大小?√?方向⊥O4A⊥O2A∥O4BυC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BC由圖解得：Vc=0.00092562741m/s由圖解得：aC=6.9317473396m/s2計算結果匯總：項目位置ω2VA3VBVCω4aA3aτA4ac大小方向36.700.8291.0571.0480.71⊥桿41.3193.2144.05886.701.160.0030.0090.432⊥桿44.0434.0436.932單位1/sm/s1/sm/s24.機構運動曲線圖位置123456789101112Vc00.6521.0480.9340.8280.6570.5710.25-0.48-0.77-0.82-0.679ac11.47.2985.6463.05-0.94-4.366-5.74-7.25-6.26-2.761010.841S042.384.71164.7250.6330390.1408.4381.2277.2135.331.88根據數據做出速度、位移、加速度曲線圖如下：六.凸輪機構的設計已知：擺桿為等加速等減速運動規律，其推程運動角Φ，遠休止角Φs，回程運動角Φ’，擺桿長度lo9D=810mm，最大擺角Xmax=30度，許用壓力角[α]=40度；凸輪與曲柄共軸。要求：確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出土輪世紀輪廓線。以上內容做步驟：1)根據從動件運動規律，按公式分別計算推程和回程的距離H，幾何作圖法直接繪出（φ）及φ（ψ）線圖。2)求基圓半徑r0=45mm及凸輪回轉中心O2至從動件擺動中心O4的距離LO2O4。按φ（ψ）線圖劃分ψmax角時，可將其所對的弧近視看成直線，然后根據三角形相似原理，用圖解法按預定比例分割ψmax角所對應的弧，自從動件擺動中心O4作輻射線與各分割點想連，則ψmax角便按預定比例分割。作圖時，如取μ1=lO4D*Hμ，則可直接根據線圖上各縱坐標值，在O4點的相應輻射線上由D點分別向左或右截取各線段，線段所代表的實際長度就等于LO4D*H。3)根據凸輪轉向，擺桿長LO4D，角位移線圖ψ=ψ（φ）圖和以上要求得的r0，LO2O4，畫出凸輪理論廓線，并找出其外凸輪曲線最小曲率半徑Pmin。然后，再選取滾子半徑rg=5