机械原理课程设计
计算说明书
设计题目： 牛头刨床设计
学校：
院（系）： 机械工程系
班级： 机班
姓名：
学号：
指导教师：
时间：5月30日6月12日 两周
2011年X月X日
目录：
1 课程设计务书…………………………………………………2
(1)工作原理工艺动作程…………………………… 2
(2)原始数设计求………………………………………… 3
2 设计（计算）说明书……………………………………………3
（1）画机构运动简图 ………………………………………… 3
（2）机构运动分析…………………………………………………6
①位置11点进行速度分析加速度分析……………………6
②位置7’点进行速度分析加速度分析……………………8
（3）位置7’点进行动态静力分析………………………………11
3摆动滚子动件盘形凸轮机构设计……………………………12
4参考文献 ………………………………………………………… 16
5心体会…………………………………………………………16
6附件…………………………………………………………………17
课程设计务书
1 工作原理工艺动作程
牛头刨床种面切削加工机床刨床工作时 图(11）示导杆机构23456带动刨头6刨刀7作复运动刨头右行时刨刀进行切削称工作行程时求速度较低均匀刨头左行时刨刀切削称空回行程时求速度较高提高生产率刨床采急回作导杆机构刨头工作行程中受切削阻力空回行程中没切削阻力切削阻力图(b）示O2
A
O4
x
y
s
6
s
3
X
s
6
C
B
Y
s6
2
3
4
5
6
7
n
2
F
r
Y
Fr
图（11）
2．原始数设计求
设计容
导杆机构运动分析
符号
n2
单位
rmin
mm
方案II
64
350
90
580
03
05
200
50
已知 曲柄分钟转数n2构件尺寸重心位置刨头导路xx位导杆端点B作圆弧高分线
求 作机构运动简图作机构两位置速度加速度边形刨头运动线图容面动态静力分析起画1号图纸
二设计说明书(详情见A1图纸)
1．画机构运动简图
1O4原点定出坐标系根尺寸分定出O2点B点C点确定机构运动时左右极限位置曲柄位置图作法：取18’工作行程起点终点应曲柄位置1’7’切削起点终点应曲柄位置余23…12等位置1起ω2方曲柄圆作12等分位置（图）
取第Ⅱ方案第11位置第7’位置（图）
２机构运动分析
（1）曲柄位置11速度分析加速度分析（列矢量方程画速度图加速度图）
取曲柄位置11进行速度分析构件23A处转动副相连VA2VA3等W2lO2A方垂直O2 A线指ω2致
ω22πn260 rads6702rads
υA3υA2ω2·lO2A6702×009ms0603ms（⊥O2A）
取构件34重合点A进行速度分析列速度矢量方程
υA4 υA3+ υA4A3
√
方 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B
取速度极点P速度例尺µv002(ms)mm 作速度边形图12
图12
取5构件作研究象列速度矢量方程
υC υB + υCB
√
方 ∥XX(右) ⊥O4B ⊥BC
取速度极点P速度例尺μv002(ms)mm 作速度边行图12
PbP a4·O4B O4A682 mm
图12知 υCPC·μv068ms
加速度分析：
取曲柄位置11进行加速度分析构件23A点处转动副相连等ω22lO2A方A指O2
ω26702rads ω22·lO2A67022×009 ms24042ms2
取34构件重合点A研究象列加速度矢量方程：
aA4 + aA4τ aA3n + aA4A3K + aA4A3v
ω42lO4A √ 2ω4υA4 A3
方： B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（右） ∥O4B（导路）
取加速度极点P＇加速度例尺µa005（ms2）mm
ω42lO4A0041 ms2 aA4A3K2ω4υA4 A30417 ms2
aA3n4043 ms2
作加速度边形图13示
图１—3
图13知 取5构件研究象列加速度矢量方程
ac aB+ acBn+ a cBτ
√ √
方∥导轨 √ C→B ⊥BC
加速度边形图1─3示
ac p c·μa 3925ms2
（2）曲柄位置7’速度分析加速度分析（列矢量方程画速度图加速度图）取曲柄位置7’进行速度分析分析程曲柄位置１１取构件34重合点A进行速度分析列速度矢量方程
υA4 υA3+ υA4A3
√
方 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B
取速度极点P速度例尺µv001(ms)mm作速度边形图14
图１—4
PbP a4·O4B O4A393 mm
图14知取5构件研究象列速度矢量方程
υC5 υB5+ υC5B5
√
方∥导轨(右) ⊥O4B ⊥BC
速度边形图14示
υCPC·μv375ms
取曲柄位置7’进行加速度分析分析程曲柄位置3取曲柄构件34重合点A进行加速度分析列加速度矢量方程
aA4 a A4n + a A4τ a A3n + a A4A3k + a A4A3γ
ω42lO4A √ 2ω4υA4 A3
方 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（右） ∥O4B（导路）取加速度极点P＇加速度例尺μa005（ms2）mm作加速度边形图15
图15
图1─5知 ω42lO4A0176 ms2 aA4A3K2ω4υA4 A30718 ms2
aA3n4043 ms2
加速度影象法求
a B a A4 ×lO4BlO4A435ms2
取5构件研究象列加速度矢量方程
aC aB+ aCBn+ aCBτ
√ √
方 ∥导轨 √ C→B ⊥BC
加速度边形图1─5示
aC pC·μa 43ms2
３机构动态静力分析
取7’点研究象分离56构件进行运动静力分析作组示力体图1─6示
图1—6
已知G6800Nac 43ms2计算
Ｐi6 （G6g）×ac （80098）×43351N
ΣFP+G6+Pi6+N45+N160作边行图17示µN80Nmm
图17
图17力边形： N45N16
分离23构件进行运动静力分析杆组力体图图18示图中三力汇交定理：
图18
代入数 N2312720N
作力边形图19示µN80Nmm
图19
曲柄2进行运动静力分析作曲柄衡力矩图110示
图110
三摆动滚子动件盘形凸轮机构设计（详情见A3图纸）
（）已知条件求设计数
1已知：摆杆９等加速等减速运动规律推程运动角Φ远休止角Φs回程运动角Φ＇图8示摆杆长度lO9D摆角ψmax许压力角〔α〕（见表）凸轮曲柄轴
2求：确定凸轮机构基尺寸选取滚子半径ｒT画出凸轮实际廓线
3设计数：
设计容
符号
数
单位
凸轮机构
设计
ψmax
15
°
lOqD
135
mm
[α]
38
°
Ф
70
°
ФS
10
°
Ф’
70
°
r0
45
mm
lO2O9
150
mm
（二）设计程
选取例尺作图μl1mmmm
1取意点O2圆心作r045mm基圆
2O2圆心lO2O9μl150mm半径作转轴圆
3转轴圆O2右方取点O9
4O9圆心lOqDμl135mm半径画弧基圆交D点O9D摆动动件推程起始位置逆时针方旋转转轴圆分画出推程远休回程休四阶段116°推程段等分116°回程段等分（应角位移表示）A进行标记转轴圆山系列点点摆杆反转程中次占点然位置起始位置摆杆相应位置
画出样凸轮理廓线系列点位置光滑曲线点连接起凸轮外轮廓
5凸轮曲线曲率半径确定滚子半径选择
（1）图解法确定凸轮理廓线曲率半径：先目测法估计凸轮理廓线致位置（记A点）A点位圆心选较半径r 作圆交廓线BC点分BC圆心样半径r画圆三圆分交DEFG四点处图9示DE两点作直线FG两点作直线两直线交O点O点似凸轮廓线A点曲率中心曲率半径次设计中凸轮理廓线曲率半径
图9
（2）凸轮滚子半径选择（rT）
凸轮滚子半径确定两方考虑：素——应保证凸轮点车实际轮廓曲率半径 1~5mm凸轮凸曲线处
凸轮凹轮廓线（种情况考虑会发生失真现象）次设计轮廓曲线理曲率半径处恰凸轮凸曲线应公式：力学素——滚子尺寸受强度结构限制做太通常取综合两方面考虑选择滚子半径rT15mm
凸轮实际廓线图10示
图10
四参考文献
1机械原理孙恒陈作模葛文杰编——六版——北京20065
2理力学Ⅰ哈尔滨工业学理力学研究室编——六版——北京20028
3机械原理课程设计指导书罗洪田编——北京198610
五心体会
通次课程设计加深机械原理门课程理解时机械运动学动力学分析设计较完整概念培养表达纳总结力设计程中学交流协作深刻感受团结力量句话真实意义次实践次收获感谢学校机会体验锻炼更信心社会立足衷心感谢靳龙罗锡荣老师整设计程中帮助指导圆满成功结束
六附件
1设计图纸2张（A1 A3张）
2计算说明书电子文档（1份）
附件
指导老师签名：
年 月 日
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机械原理课程设计
计算说明书
设计题目： 牛头刨床设计
学校：
院（系）： 机械工程系
班级： 机班
姓名：
学号：
指导教师：
时间：5月30日6月12日 两周
2011年X月X日
目录：
1 课程设计务书…………………………………………………2
(1)工作原理工艺动作程…………………………… 2
(2)原始数设计求………………………………………… 3
2 设计（计算）说明书……………………………………………3
（1）画机构运动简图 ………………………………………… 3
（2）机构运动分析…………………………………………………6
①位置11点进行速度分析加速度分析……………………6
②位置7’点进行速度分析加速度分析……………………8
（3）位置7’点进行动态静力分析………………………………11
3摆动滚子动件盘形凸轮机构设计……………………………12
4参考文献 ………………………………………………………… 16
5心体会…………………………………………………………16
6附件…………………………………………………………………17
课程设计务书
1 工作原理工艺动作程
牛头刨床种面切削加工机床刨床工作时 图(11）示导杆机构23456带动刨头6刨刀7作复运动刨头右行时刨刀进行切削称工作行程时求速度较低均匀刨头左行时刨刀切削称空回行程时求速度较高提高生产率刨床采急回作导杆机构刨头工作行程中受切削阻力空回行程中没切削阻力切削阻力图(b）示O2
A
O4
x
y
s
6
s
3
X
s
6
C
B
Y
s6
2
3
4
5
6
7
n
2
F
r
Y
Fr
图（11）
2．原始数设计求
设计容
导杆机构运动分析
符号
n2
单位
rmin
mm
方案II
64
350
90
580
03
05
200
50
已知 曲柄分钟转数n2构件尺寸重心位置刨头导路xx位导杆端点B作圆弧高分线
求 作机构运动简图作机构两位置速度加速度边形刨头运动线图容面动态静力分析起画1号图纸
二设计说明书(详情见A1图纸)
1．画机构运动简图
1O4原点定出坐标系根尺寸分定出O2点B点C点确定机构运动时左右极限位置曲柄位置图作法：取18’工作行程起点终点应曲柄位置1’7’切削起点终点应曲柄位置余23…12等位置1起ω2方曲柄圆作12等分位置（图）
取第Ⅱ方案第11位置第7’位置（图）
２机构运动分析
（1）曲柄位置11速度分析加速度分析（列矢量方程画速度图加速度图）
取曲柄位置11进行速度分析构件23A处转动副相连VA2VA3等W2lO2A方垂直O2 A线指ω2致
ω22πn260 rads6702rads
υA3υA2ω2·lO2A6702×009ms0603ms（⊥O2A）
取构件34重合点A进行速度分析列速度矢量方程
υA4 υA3+ υA4A3
√
方 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B
取速度极点P速度例尺µv002(ms)mm 作速度边形图12
图12
取5构件作研究象列速度矢量方程
υC υB + υCB
√
方 ∥XX(右) ⊥O4B ⊥BC
取速度极点P速度例尺μv002(ms)mm 作速度边行图12
PbP a4·O4B O4A682 mm
图12知 υCPC·μv068ms
加速度分析：
取曲柄位置11进行加速度分析构件23A点处转动副相连等ω22lO2A方A指O2
ω26702rads ω22·lO2A67022×009 ms24042ms2
取34构件重合点A研究象列加速度矢量方程：
aA4 + aA4τ aA3n + aA4A3K + aA4A3v
ω42lO4A √ 2ω4υA4 A3
方： B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（右） ∥O4B（导路）
取加速度极点P＇加速度例尺µa005（ms2）mm
ω42lO4A0041 ms2 aA4A3K2ω4υA4 A30417 ms2
aA3n4043 ms2
作加速度边形图13示
图１—3
图13知 取5构件研究象列加速度矢量方程
ac aB+ acBn+ a cBτ
√ √
方∥导轨 √ C→B ⊥BC
加速度边形图1─3示
ac p c·μa 3925ms2
（2）曲柄位置7’速度分析加速度分析（列矢量方程画速度图加速度图）取曲柄位置7’进行速度分析分析程曲柄位置１１取构件34重合点A进行速度分析列速度矢量方程
υA4 υA3+ υA4A3
√
方 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B
取速度极点P速度例尺µv001(ms)mm作速度边形图14
图１—4
PbP a4·O4B O4A393 mm
图14知取5构件研究象列速度矢量方程
υC5 υB5+ υC5B5
√
方∥导轨(右) ⊥O4B ⊥BC
速度边形图14示
υCPC·μv375ms
取曲柄位置7’进行加速度分析分析程曲柄位置3取曲柄构件34重合点A进行加速度分析列加速度矢量方程
aA4 a A4n + a A4τ a A3n + a A4A3k + a A4A3γ
ω42lO4A √ 2ω4υA4 A3
方 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（右） ∥O4B（导路）取加速度极点P＇加速度例尺μa005（ms2）mm作加速度边形图15
图15
图1─5知 ω42lO4A0176 ms2 aA4A3K2ω4υA4 A30718 ms2
aA3n4043 ms2
加速度影象法求
a B a A4 ×lO4BlO4A435ms2
取5构件研究象列加速度矢量方程
aC aB+ aCBn+ aCBτ
√ √
方 ∥导轨 √ C→B ⊥BC
加速度边形图1─5示
aC pC·μa 43ms2
３机构动态静力分析
取7’点研究象分离56构件进行运动静力分析作组示力体图1─6示
图1—6
已知G6800Nac 43ms2计算
Ｐi6 （G6g）×ac （80098）×43351N
ΣFP+G6+Pi6+N45+N160作边行图17示µN80Nmm
图17
图17力边形： N45N16
分离23构件进行运动静力分析杆组力体图图18示图中三力汇交定理：
图18
代入数 N2312720N
作力边形图19示µN80Nmm
图19
曲柄2进行运动静力分析作曲柄衡力矩图110示
图110
三摆动滚子动件盘形凸轮机构设计（详情见A3图纸）
（）已知条件求设计数
1已知：摆杆９等加速等减速运动规律推程运动角Φ远休止角Φs回程运动角Φ＇图8示摆杆长度lO9D摆角ψmax许压力角〔α〕（见表）凸轮曲柄轴
2求：确定凸轮机构基尺寸选取滚子半径ｒT画出凸轮实际廓线
3设计数：
设计容
符号
数
单位
凸轮机构
设计
ψmax
15
°
lOqD
135
mm
[α]
38
°
Ф
70
°
ФS
10
°
Ф’
70
°
r0
45
mm
lO2O9
150
mm
（二）设计程
选取例尺作图μl1mmmm
1取意点O2圆心作r045mm基圆
2O2圆心lO2O9μl150mm半径作转轴圆
3转轴圆O2右方取点O9
4O9圆心lOqDμl135mm半径画弧基圆交D点O9D摆动动件推程起始位置逆时针方旋转转轴圆分画出推程远休回程休四阶段116°推程段等分116°回程段等分（应角位移表示）A进行标记转轴圆山系列点点摆杆反转程中次占点然位置起始位置摆杆相应位置
画出样凸轮理廓线系列点位置光滑曲线点连接起凸轮外轮廓
5凸轮曲线曲率半径确定滚子半径选择
（1）图解法确定凸轮理廓线曲率半径：先目测法估计凸轮理廓线致位置（记A点）A点位圆心选较半径r 作圆交廓线BC点分BC圆心样半径r画圆三圆分交DEFG四点处图9示DE两点作直线FG两点作直线两直线交O点O点似凸轮廓线A点曲率中心曲率半径次设计中凸轮理廓线曲率半径
图9
（2）凸轮滚子半径选择（rT）
凸轮滚子半径确定两方考虑：素——应保证凸轮点车实际轮廓曲率半径 1~5mm凸轮凸曲线处
凸轮凹轮廓线（种情况考虑会发生失真现象）次设计轮廓曲线理曲率半径处恰凸轮凸曲线应公式：力学素——滚子尺寸受强度结构限制做太通常取综合两方面考虑选择滚子半径rT15mm
凸轮实际廓线图10示
图10
四参考文献
1机械原理孙恒陈作模葛文杰编——六版——北京20065
2理力学Ⅰ哈尔滨工业学理力学研究室编——六版——北京20028
3机械原理课程设计指导书罗洪田编——北京198610
五心体会
通次课程设计加深机械原理门课程理解时机械运动学动力学分析设计较完整概念培养表达纳总结力设计程中学交流协作深刻感受团结力量句话真实意义次实践次收获感谢学校机会体验锻炼更信心社会立足衷心感谢靳龙罗锡荣老师整设计程中帮助指导圆满成功结束
六附件
1设计图纸2张（A1 A3张）
2计算说明书电子文档（1份）
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