机械原理课程设计牛头刨床

　　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 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）；

　　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。

　　严格协调，这也代表着辅助执行机构与主执行机构尽量用同一原动件。 （2）辅助执行机构是“将连续转动转换成间歇运动”机构。

　　2.3.2 各种执行机构的优缺点比较 棘轮机构：机构简单，制造方便，运动可靠，每次转过角度的大小可以在较大的范

　　围内调节。 缺点：有较大的冲击和噪声，运动精度较差。常用于速度较低和载荷不大的场合。 槽轮机构：结构相对比较简单，外观尺寸小，机械效率高，并能平稳地进行间歇传动转位。 缺点：不易加工，精度很低，存在柔性冲击，有卡死的现象。

　　机构选型的任务是选择主执行机构、辅助主执行机构（进刀机构、调节机构、送料 机构等）的类型。

　　2.1 机构的运动 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。

　　凸轮机构优缺点：只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线就能实现预期的运动规律，响应 快，机构简单紧凑。 缺点：接触为点，线接触，易磨损，凸轮的制造较困难

　　组合机构优缺点：可以同时满足凸轮机构的优点，并能在某些特定的程度上改进其缺点。

　　（1）工作行程大：要求机构是行程扩大机构； （2）工作阻力较大：要求机构在具有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。

　　图 2 刨刀阻力曲线）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，拟定物理运动方案，

　　确定各级传动比，画出主执行机构的机构运动简图。 2）按工艺技术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

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　　机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。动态静力分析，并根据 给定的机器的工作要求，在次基础上设计；或对各个机构进行运动设计。要求根据设计任 务，绘制必要的图纸，编制计算程序和编写说明书等。 1.3 设计的要求

　　1. 以机械系统运动方案设计与拟定为结合点,把机械原理课程中分散与各章的理论 与方法融会贯通起来,进一步巩固和加深学生所学的理论知识.

　　刨刀阻力曲线 所示。刨刀在切入、退出工件时均有 0.05H 的空载行程。

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　　2.2.4 按预期运动规律筛选备选机构 牛头刨床要求切削时刨刀近似等速，能控制住行程速比系数就能满足这一要求。

　　1.机构具有确定运动，自由度为 F=3n-（2PlPh）=3×5-(2×70)=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

　　证，并根据计算机计算结果画出刨刀位移线图，速度线）用图解法对主执行机构的一个位置做动态静力分析； 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）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

　　2. 使学生能受到拟定机械运动方案的训练,具有初步的机构选型与组合和确定运动 方案的能力.

　　3. 进一步提高学生运算,绘图和查找技术资料的能力. 4. 通过编写说明书,培育学生表达,归纳和独立思考与分析的能力。

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　　2.2 主执行机构的选型 牛头刨床的刨刀机构为主执行机构，是实现往复移动输出的机构

　　2.2.1 按预期运动转换形式列出所有备选机构 在课程设计的题目中，主执行机构是实现往复移动输出的机构，当原动机为电动机时，

　　主执行机构是“将转动形式转换为往复移动形式”机构。 合乎条件的机构有连杆机构、凸轮机构和组合机构。

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　　2.3 辅助执行机构的选型 辅助执行机构是指控制工作运动的机构和调节机构。

　　2.3.1 控制工作运动的辅助执行机构的选型 （1）与主执行机构有相同的工作周期。这就要求辅助执行机构与主执行机构的运动

　　2.2.2 按机构的优缺点和应用场合筛选备选机构 能将转动转换为往复移动的六杆Ⅱ级机构如下：

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　　连杆机构优缺点：面接触，压力较小。承载能力达，润滑好，磨损小，加工制造容易， 工作可靠。 缺点：须中间机构进行运动传递，路线较长，误差大，机械效率很低

　　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，结构相对比较简单合理，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。

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　　1.1 课程设计目的 机械原理课程设计是高等工业学校机械类学生第一次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教学环节。其目的是进一步加深学生所学的理论 知识，培育学生的独立解决有关课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的 分析和设计有一个比较完整的概念，具备计算，和使用科技资料的能力。在次基础上，初 步掌握电算程序的编制，并能使用电子计算机来解决工程技术问题。进一步巩固和加深所 学的基本理论、基本概念和基本知识，培育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模块设计的步骤及方法，这中间还包括选型、运动方案 的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提升计算、分析、计算机辅助设 计、绘图以及查阅和使用文献的综合能。 1.2 课程设计的任务：

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　　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。

　　2.1 主执行机构的选型 ……………………………………………… ……………6 2.2 辅助执行机构的选型………………………………………………………………6 3. 原动机的选用……………………………………………………………………………10 4. 拟定传动系统方案………………………………………………………………………11 传动系统的选择与设计 ……………………………………………………………12 5. 绘制系统工作循环图……………………………………………………………………13 6. 机构尺度参数确定………………………………………………………………………13 7. 主执行机构的运动分析 ……………………………………………………………14 8. 主执行机构的动态静力分析……………………………………………………………22 主执行机构的动态静力分析图解法 ………………………………………………23 9. 凸轮的设计 ……………………………………………………26 参考文献………………………………………………………………………………27 致谢……………………………………………………………………………28

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　　1. 引言 ………………………………………………………………………………………5 2. 机构的选型 ………………………………………………………………………………6