1、机 械 原 理 课 程 设 计设计者： 学号：专业：机械设计制造及其自动化班级：指导教师：设计时间：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 1 所示。电动机经皮带和齿轮传动（图中未画出） ，带传动曲柄 2 和固结在其上的凸轮 8.刨床工作时，曲柄 2 主动，经经导杆 1-2-3-4-5-6 传动，将曲柄 2 的旋转运动变换为刨头（刨刀）6 的往复直线运动，实现切削运动。刨头右行时，刨刀切削工件 7，称为工作行程，该行程在前、后各有一段 0.05H 的空刀距离，工作行程要求刨刀运动速度慢且在切削工件时近似为匀速，以提高切削质量；牛头刨床主传动机构设计1刨头左行时，
2、刨刀不切削工件，称为空回程，该行程要求刨刀运动速度快，以提高生产率。刨刀每削完一次，利用回程的时间，经凸轮机构 1-8-9、铰链四杆机构 1-9-10-11 和棘轮 1-11-12 带动螺旋机构（图中未画出）运动，使工作台连同工件在垂直纸面方向作一次简写进给运动，以便继续切削。图 12. 原始数据牛头刨床主传动机构的设计数据曲轴转速 n=55r/min刨刀工作行程 H=380mm行程速比系数 K=1.4lo1o2=400mm3. 设计要求a.设计一机构将转动变换为移动，以实现刨刀的要求；b.机构在运动过程中具有良好的传力性能。4. 设计内容a.根据牛头刨床的工作原理，确定主传动机构的方案；b.
3、根据题目给定的数据进行机构的运动设计，以便确定机构的运动尺寸；c.分析所设计的机构是否满足设计要求，包括运动连续性分析和运动过程中刨头的压力 角分析等； d.机构的运动分析，即分析刨刀的位移、速度和加速度；e.绘制一张设计结果图（3 号图纸） 。作图要求仔细认真，做到正确、整洁。机构的任意一个位置用粗实现表示，二个极限位置用虚 f.线表示，其他辅助线用昔时贤表示。图上还应注明比例尺、安装尺寸及必要的说明符号；g.整理设计说明书。5. 设计方案(1)机构简图及数据n=55 r/min ( 2=5.7596 rad/s) H=380mm K=1.4 lo1o2=400mm 30184.180K m
4、lo 52.sinsi21A2HlBo 104.73)/0si(8)/sin(1 mllBE 597.21.2cos2c01 mlBC701.4.7301所设计的牛头刨床主传动机构运动简图如图 2 所示。图 2(2)运动分析21olAOl2BOl14BCl5图二 1 曲柄导杆机构（ 1-2-3-4）运动分析 （参考解图 3）：2图 3由解图 3-2 中封闭向量多边形 得: AO21 All21将上式各相量投影到 x、y 轴上得：AAllcoscos22inin122由、式可得：2214cossintanll412sinlA、式对时间求一阶导得：4422 sincossinlvlAA 44422
5、 cossincos lvl AA联立、式化简得：lA)(4224 )sin(422lvA、式对时间求二阶导得： 42444422 cossinsin2coscos llval AAAA incocoinin lll 联立、式化简得：llvAA )sin(242244 )cos(42224 llaAA2 导杆滑块机构（ 1-4-5-6）运动分析 （参考解图 3）：由解图 3-2 中封闭向量多边形 得： DCBO1 CEllll54将上式各相量投影到 x、y 轴上得：lll C5544 coscoslll E5544 inin由、式可得：lllE5445sinsin 5544coscoslllC
6、lCECl2145142 )(、对时间求一阶导得：vll c 5544 sinsin0coco5544ll联立、式化简得：544cos)in(lvC 55445cosll、对时间求二阶导得：allll C 5525544244 cossincossin30sincossincos 5525544244 llll联立、式化简得： 5 525442544 cos)()sin( lllaC 55 552442445 cssinincosl lll3 运动分析结果将以上已知尺寸和参数作为固定参量放在 excel 表的第 2 行，第 3 行 A、B、C列分别键入，从第 4 行开始计算数据：A4 格=0；
7、A5 格ccAA aSlvl 、 554442 v=A4+5，之后利用 excel 的本列自动递加复制功能，在 A 列个格中构造间隔为 的 值。53602依次按公式进行编辑： 4在 B4 格编入=DEGREES(ATAN($D$2*SIN(RADIANS(A4)+$B$2)/($D$2*COS(RADIANS(A4)lA在 C4 格编入=($D$2*SIN(RADIANS(A4)+$B$2)/(SIN(RADIANS(B4) 4在 D4 格编入=($L$2*$D$2*COS(RADIANS(A4-B4)/C4vA在 E4 格编入=-$L$2*$D$2*SIN(RADIANS(A4-B4) 4在
8、 F4 格编入=-(2*D4*E4+($L$22)*$D$2*SIN(RADIANS(A4-B4)/C4 5在 G4 格编入=DEGREES(ASIN($J$2-$F$2*SIN(RADIANS(B4)/$H$2)lC在 H4 格编入=$F$2*COS(RADIANS(B4)+$H$2*COS(RADIANS(G4)SC在 I4 格编入=($D$2*$F$2/$B$2)+SQRT($H$22-($J$2-($F$2/$B$2)*SQRT($B$22-$D$22)2)-H4-H4vC在 J4 格编入=-(D4*$F$2*SIN(RADIANS(B4-G4)/$H$2*COS(RADIANS(G4
9、)在 K4 格编入=-(D4*$F$2*COS(RADIANS(B4)/$H$2*COS(RADIANS(G4)aC在 L4 格编入=-(F4*$F$2*SIN(RADIANS(B4-G4)+D42*$H$2*COS(RADIANS(B4-G4)+K42*$H$2)/COS(RADIANS(G4)上面表达式中$F$2、$H$2 等表示不随行号变化的常数。4 运动分析结果牛头刨床主运动机构的运动分析结果见附表二。机构的压力角大小等于 的值。 ，由附表可以得5出 ，有很好的传力性能；该方案中，若 极位压力角 ，中位压力角 ；25.4max ,lE 若 ，极位压力角 ，中位压力角 ，所以应选择 ，才可以满足有较小的lE ll BOE12)/cos(1压力角，从而提高机构的传力性能。*参考文献机械原理课程设计指导书、交大城市学院、2011 年 6 月机械原理及机械设计、诸文俊 钟发祥主编、西北大学出版社、2009 年注：相关 Excel 表格在百度文库搜索 ：“牛头刨床主传动机构运动分析图_雾”“牛头刨床主传动机构运动分析表_雾”按指导书修改所使用的相关数据即可
