[工学]长安大学机械原理牛头刨床课程设计

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1、机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床刨刀的往复运动机构院（系、部）：工程机械学院专 业：机械设计制造及其自动化班 级：25040907学 号：XXXXXXXXXX姓 名：XX 指导老师：张 帆2012年1月6日目 录一、概述1.1、课程设计任务书 11.2、原始数据及设计要求 1二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析2.1、机构选型、方案分析及方案的确定 32.2、杆组拆分42.3、绘制机构运动简图 4三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序3.1、解析法进行运动分析53.2、程序编写过程（计算机C语言程序）73.3、计算数据结果 83.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析9四、牛头刨床传

2、动系统4.1牛头刨床传动方案的拟定与分析94.2牛头刨床传执行机构运动简图104.3导杆机构的运动分析124.4导杆机构的动态静力分析174.5飞轮设计194.6凸轮机构设计204.7齿轮机构设计 25五、课程设计心得体会 30六、参考文献 30一、概述1.1课程设计任务书1、工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图(a）所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有极回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量。切削阻力如图(b）所示。 1.2.原始数据

3、及设计要求设计内容导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析符号N1LACLABLCDLDELCS3Xs5Ys5G3G5FrYFrJs3单位r/minmmNmmKg.m2方案724301108100.36Lcd0.5Lcd1804022062080001001.2二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析2.1、机构选型、方案分析及方案的确定主执行机构设计参考方案：方案分析：方案一、1. 机构具有确定运动，自由度为F=3n-（2Pl+Ph）=35-(27+0)=1，曲柄为机构原动件；2. 通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求 ;3. 工作性能，工作行程中，刨

4、刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数K的要求；4. 传递性能，机构传动角恒为90，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；5. 动力性能，传动平稳，冲击震动较小；6. 结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易；7. 经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。方案确定：综上所述，所以选择方案一。2.2、杆组拆分2.3、绘制机构运动简图（1）画机构的运动简图1、以C为原点做出直角坐标系，根据尺寸分别定出A点，C点。2、确定机构运动处于左右极限位置时CD杆的位置B1、B2。在左右极限位置，分别以运动副D点为圆心

5、，ED的长度为半径分别作圆，与导轨运 动线相交，并判断E点的正确位置，确定E点的位置E1、E2，此时可确定牛头刨床的工作行程H.过D1和D2做刨头所在导轨的垂线D1G和D2G，从图形中的角度关系易证明GE1= GE2，所以有E1E2=D1D2及E1E2=，,因而可以得到H=414.37mm。如图一所示 图一3、由任务书中切削阻力图中的比例关系0.05H确定位置编号和(0.05H)两点，即分别为刨刀开始切削工作时杆4的运动副E1点和刨刀离开工件时杆4的运动副E2点。如图二所示图二5、再由E1点和E2点，以ED长度为半径作圆，与以C点为圆心，CD的长度为半径的圆相交，相交点即分别为运动副D1和D2

6、点。至此，就确定了机构在位置编号和(0.05H)两个位置。三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序3.1、解析法进行运动分析如右图，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=lBC l1=lAB l3=lCD l4=LDEl6=lAC l6=lCF ）投影方程式为 （1） （2） （3） （4） 求、由公式（1）和（2）得： （5） （6）上式等价于 （7）对求导得： （8）同理得： （9） 求滑块E的由（3）、（4）式得： （10） （11）求导得： （12） （13）再求导得： （14） （15）2、推导出曲柄所加平衡力矩的数学式。对机构进行受力

7、分析可知，假设在整个力的传递过程中损耗为零，则驱动力矩做的功应当与阻力所 做的功相等，曲柄沿顺时针旋转，令当刨头到达0.05H时杆与y轴夹角为 则有：即：d,所以当时，阻抗力;当时，阻抗力;由受力分析可得： 所以可得：3.2、程序编写过程（计算机C语言程序）#include#include#define PI 3.1415926void main()double a=0.110,b=0.810,c=0.2924,d=0.430,e=0.41437,f=7.54,; /*a=AB,b=CD,c=DE,d=AC,e=H,f=1 */double B,C,E,F,G,I,L,M,O,Fr,M1;/*B=3,C=4, E=Se，F =3，G=4， I= Ve ，L=3，M=4， O=e */ double x=0； printf( 1 3 4 SE W3 W4 Ve a3 a4 ae n); while(x6.3) B=atan(d+a*sin(x)/(a*cos(x); /*求3*/ if(B0)B=PI+B; C=PI-asin(e-b*sin(B)/c); /*求4*/ if(C=&x 主编:黄茂林，秦伟 机械工业出版社，20028.机械原理课程设计指导书 主编:罗洪田 高等教育出版社 9.理论力学 高等教育出版社主编: 哈尔滨工业大学理论力学教研室