牛头刨床课程设计(M)

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1、机械原理课程设计说明书题目：牛头刨床的设计与分析系 别专业班级学生姓名学 号指导教师2010年月一、概述1.1、课程设计的任务11.2、课程设计的目的11.3、课程设计的方法1二、牛头刨床的设计任务2.1、设计题目12.2、设计内容22.3、设计要求2三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析3.1、设计数据33.2、机构选型、方案分析及方案的确定33.3、机构尺寸的计算与确定3四、牛头刨床主传动机构的运动分析4.1、解析法运动分析44.2、运动曲线图610五、心得体会10六、参考文献一、概述 1.1、课程设计的任务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

2、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。在此基础上初步掌 握计算机程序的编制，并能用计算机解决工程技术问题。学会运用团队精神，集体解决技术 难点的能力。 1.2、课程设计的

3、任务（1）按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终确定所选最 优设计方案；（2）确定杆件尺寸；（3）绘制机构运动简图；（4）对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度、加速度； 构件的角位移、角速度、角加速度。列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原 动件角曲线；速度与原动转角曲线；加速度与原动件转角曲线；（5）根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮；（6）根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮 机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速 机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺

4、寸计算，绘制齿轮啮合图。按 间歇运动要求设计间歇运动机等等；（7）要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸；（8）编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书。1.3、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，图解法的几何概念气清晰、 直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；解析法精度高，且可对各个位置进行迅速 分析计算，但需要有效方便的计算软件。随着计算机呃普及，计算绘图软件增多，图解法除 了用人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图解设计分析计算，他的精度也可随之提 高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提倡的方法。二、牛头刨床的设计任务

5、2.1、设计题目牛头刨床事一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时，刨头（刨刀）作直线往复运动，其行程为H，每分钟的往复次数为N；为了提高工件加工质量和刀具寿命，在切削工件时，要求速度较低且平稳，近似匀速运动；为了提高生产率，在空回行程时，由于不切削工件，要求回程速度较快。令刨头在一个工作循环 _.r. .一一四FT侦田中，受到大风切削阻力Fr较大，而空行程不受力，故在整个工作过程中，受力变化较大，需要安装飞轮来调节主轴的速度波动，以提高整 个切削质量和电动机容量。为防止刀具与工作台的干涉，在行程H两端各留有0.05H的空刀 行程。2.2、设计内容1、根据题目设计要求，对指导书的设计方案提出另一

6、种局部改进方案，通过设计分析，比 较不同运动方案的优劣。2、对方案的主要传动和执行构件进行尺寸综合，确定有关设计尺寸参数，绘制包括从原动 件到执行构件间，组成该机器的所有传动机构的传动系统机构简图。3、完成连杆机构的运动分析。每人在一个工作循环中（0度到360度）至少取12个机构位 置，画出各位置机构简图，并进行运动速度分析，最后绘出刨头的位移及速度运动线图。4、完成飞轮的设计（假设刨头的驱动力恒定，且除刀具的质量外，其它构件质量不计）。 根据上面的运动分析，以齿轮一曲柄轴为等效构件，并以上述位置画出机构的等效转动 惯量、等效阻力矩及驱动力矩图，并设计飞轮。 2.3、设计要求1、完成整个机构的

7、运动简图一张2、完成连杆机构运动分析图纸一张，绘出刨头对曲柄的位移及速度运动线图、等效转动惯 量、等效阻力矩及驱动力矩图，设计出飞轮的转动惯量；（若采用计算机进行机构的运 动分析，并用计算机作出上述各图，打印出计算机程序和各机构分析图，则该一号图纸 可省略）3、设计计算说明书一份，不少于2000字，包括内容：（1） 封面；（2）目录；（3）原始资料和数据；（4）所有设计计算分析过程；（5） 参考文献4、说明书要求字迹工整，绘图准确，装订成册。5、作图要求准确，比例适当，布局均匀，图纸的边框、标题栏等要求符合国家规范，图面 整洁。三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析 3.1、设计数据曲柄转速n

8、=60r/min工作行程H=650mm刨刀质量M=80kg不均匀系数5=0.08行程速比系数K=1.4行程阻力F =6kNr 3.2、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:方案确定：综上所述，所以选择方案一。180 + 9180。-0得出0 =30方案一、1. 机构具有确定运动，自由度为F=3n- (2P1+Ph) =3X5-(2X7+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

9、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。 3.3、机构尺寸的计算与确定由已知数据经过计算得AC=576mmQ30,、AB = AC sin = 576 x sin= 149.1( mm) CD =2 2= 1255.7 (mm) sin 2DE = 210(mm)QCD - CDCOS -H = CD2 = 1278(mm)假设 i 点18=i1*i2*i3*i4i1=3 i2

10、=2 i3=2 i4=1.5根据传动比计算可得齿轮半径和齿数(m=5)r1=300mmr2=100r2,=160r3=80r3, =150r4=75r4,=105r5=70z1=120z2=40z2,=64z3=32z3, =60z4=30z4,=42牛头刨床主传动机构的运动分析及程序4.1、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。 投影方程式为s cos Q = l cos Q(1)3311s sinQ = l +1 sinQ(2)33611l cosQ +1 cosQ 一S = 0(3)3344 El sinQ +1 sin

11、Q = l(4)33446求。3、以3、由公式(1)和(2)得：=arctan 匕 +1来 Ql cos Q11兀兀-Q1 -(5)(6)Q =丸+ arctan 心23 l cos Q1上式等价于6 = arc cot cos3l +1 sin 6对6求导得：3l (l +1 sin6 )w = 111 613 12 +12 + 2l l sin 661611同理得：(l2 - 12)l l 2 cos6a =61_64_113 (l2 +12 + 2l l sin6 )2616 11求滑块E的七、v 、ae由(3)、(4)式得：S = l cos 6 +1 cos 6E 33446 = a

12、rcsin H -&64 l4求导得：l cos64 l cos6v l sin(6 -6 ) E cos 6（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）44.2、运动曲线图i/mms-fl1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan(l6+l1*sin(x)./(l1*cos(x);for i=26:1:76y(i)=pi+y(i);endl=1278;l3=1255.7;l4=210;a=asin(l-l3*sin(y)./l4);b=l3*cos(y)+l4*cos(a);plot(x*180/pi,b)v-fl1=149.1;l6=576;x=0

13、:2*pi/100:2*pi;y=atan(l6+l1*sin(x)./(l1*cos(x);for i=26:1:76y(i)=pi+y(i);endl=1278;l3=1255.7;l4=210;a=asin(l-l3*sin(y)./l4);c=l1*cos(x)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a)./cos(a);plot(x*180/pi,e)Mr,Md-fl1=0.1491;l6=0.576;x1=0.17*pi:2*pi/100:0.95*pi;x2=0:2*pi/100:2*piy=atan(l6+l1*sin(x1)

14、./(l1*cos(x1);l=1.278;l3=1.2557;l4=0.21;g=6000;a=asin(l-l3*sin(y)./l4);c=l1*cos(x1)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x1-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a)./cos(a);m1=(3*g.*e)/(8*pi);m2=1162plot(x1*180/pi,m1,x2*180/pi,m2)j-fl1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan(l6+l1*sin(x)./(l1*cos(x);for i=26:1:76y(i)=pi+y(i);endl=12

15、78;l3=1255.7;l4=210;p=80;a=asin(l-l3*sin(y)./l4);c=l1*cos(x)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a)./cos(a);j=3*p*e.2/(8*pi)-1387.34;plot(x*180/pi,j)五、心得体会通过这次课程设计我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加 深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己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。对平面连杆机构有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定 了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学激烈讨论，团结合作，最终完美的实现 了预期的目的，大家都受益匪浅，也对这次经历难以忘怀。其次通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构及机构选型、运动方 案的确定以及对导杆机构运动分析有了初步详细精确的了解，这都将为我以后参加工作实践 有了很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。我在这次设计中感到了合作的力量，增强了自己的团队精神。这将使我受益终生。六、参考文献马履中机械原理与设计机械工业出版社2009.1马履中机械原理课程设计指导书江苏大学机械工程学院2008.2