目 录

一、课程设计的目的与要求 3

二、设计正文

1.设计题目……………………………….………

2.牛头刨床机构简介……………………………….………

3.机构简介与设计数据…………………………………….…..

4. 设计内容…………….………………………….………….

三、 体会心得………………………………………………….

一、课程设计的目的和任务

1、目的

机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养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设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

2、任务

本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。

二、设计正文：

1、设计题目：牛头刨床

1）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。

2）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。

3）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。

2、牛头刨床机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。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，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，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，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。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与棘轮带动螺旋机构（图中未画），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（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），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，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。

3、机构简介与设计数据

1）机构简介

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。

2）设计数据

4、设计内容 导杆机构的运动分析

已知：曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上。

要求：做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。

曲柄位置图的作法为取1和8’为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，1和7’为切削起点和终点所对应的位置，其余2，3 12等，是由位置1起顺 2方向将曲柄圆周作12等分的位置。

曲柄位置“4”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“4”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于ω2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=6.702064213rad/s

υA3=υA2=ω2·lO2A=6.702064213*0.09m/s=0.603185779m/s（⊥O2A）

取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得

A4υ=υA3+υA4A3

大小 ? √ ?

方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.01 (m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2

则由图1-2知， υA4=Pa4·μv=59.02900342×0.01 =0.5902900342m/s

υA4A3=a3a4·μv=12.40594998×0.01=0.1240594998m/s

由速度影像定理求得，

υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=0.7824020877m/s

又 ω4=υA4/ lO4A=1.348969135rad/s

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC5=υB5+υC5B5

大小 ? √ ?

方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm,

则由图1-2知， υC5= Pc5·μv=78.34986147×0.01 =0.7834986147m/s

υC5B5=b5c5·μv=4.14373305×0.01s=0.0414373305m/s ωCB=υC5B5/lCB=3.115841057 rad/s

加速度分析：

取曲柄位置“4”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连， 故aA2=aA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。 nn

ω2=6.702064213rad/s,

2222==ω·L=6.702064213×0.09 m/s=4.042589824m/s 2O2Aaann

A3A2

取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 =

大小: ? ω4a2nA4 + aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3r lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向： ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ

大小 ? w4Lbo4 w5 Lbc ?

方向 ∥XX ∥a4 c→b ⊥BC

取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.01（m/s

作加速度多边形如图1-3所示. 222）/mm,

则由图1-3知, ω4=υA4/ lO4A=1.348969135rad/s

υC5B5=b5c5·μv=4.14373305×0.01s=0.0414373305m/s

w5 =ωCB=υC5B5/lCB=0.238145574 rad/s

aA4= aA3 =p´a4′·μa=93.85239724×0.01m/s=0.9385239724m/s2,

α4＇= aA4 / LO4A=2.144811952 rad/s2

用加速度影象法求得aB5 = aB4 =0.9385239724×290/218.79300965m/s2

=1.243970054 m/s2

所以ac=0.01×(p’c’)=0.6588927108m/s

总结4点的速度和加速度值

以速度比例尺µ=(0.01m/s)/mm和加速度比例尺µa=(0.01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-2，1-3，并将其结果列入表格（1-2）

表格 1-1

2

导杆机构机构运态静力分析

4点静力分析

取S6点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如

图1－4所示。

已知G6=700N，又ac5=0.55m/s2,那么我们可以计算

FS6= G6/g×ac =700/10×0.55=38.5N

又ΣF=P+G6+FS6+F45+FN=0

代入尺寸解得:F45=3474.722N FN=-264.34N

对导杆4受力分析如图1-5所示，加上惯性力，和惯性力矩 Fs4n =ω42 lO4S4G4/g =9.02N Fs4τ=αlO4S4 G4/g =5.26N Mi=αJS4=0.748N·m

由静力平衡条件对O4点取矩有：∑Mo4=0 \

G4lO4S4cos85°+F34 lO4A-FS4lo4s4-Mi-F54cos5°lO4SB=0

代入数据解得：F34=5065.6N

画出力矩图从图中量出尺寸求得Fo4=1847N

对曲柄受力分析F34和F02大小相等方向相反即F02= F32=5065.6N，因曲柄平M=F32lO2A=-562.215N·m,平衡力矩Mr=M=562.215N·m（逆时针为正）

三、学习心得与体会

流星的光辉来自星体的摩擦，珍珠的晶莹来自贝壳的眼泪，成功的背后需要我们为之付出很大的努力。通过十几天的奋斗，在两位老师悉心的指导下，在同学们的密切配合下，我的机械原理课程设计终于完成了。在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。在社会这样一个大群体里面,沟通

自然是为人处世的基本，如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会。

在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大，有些人很有责任感，把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出了很大的努力，不断的思考自己所遇到的问题。而有些人则不以为然，总觉得自己的弱势 其实在生活中这样的事情也是很多的，当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的，这当然也会影响我们的结果。很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态，而不是看我们过去的能力到底有多强，那是一种态度的端正和目的的明确，只有这样把自己身置于具体的问题之中，我们才能更好的解决问题。在这种相互协调合作的过程中，口角的斗争在所难免，关键是我们如何的处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨。这不仅仅是在类似于这样的协调当中，生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力，面对分歧大家要消除误解，相互理解，增进了解，达到谅解 也许很多问题没有想象中的那么复杂，关键还是看我们的心态，那种处理和解决分歧的心态，因为毕竟我们的出发点都是很好的。

课程设计也是一种学习做事优秀品质的过程，有的人的确有种耐得住寂寞的心态。确实他在学习上取得了很多傲人的成绩，但是我所赞赏的还是他们追求的过程,当遇到问题的时候，那种斟酌的态度就值得我们每一位学习，人家是在用心造就自己的任务，而且孜孜不倦,追求卓越.我们过去有位老师说过一句话：有些事情的产生只是有原因的，别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩，那绝对不是侥幸或者

巧合，那是自己付出劳动的成果的彰显，那是自己辛苦过程的体现。这种不断上进，认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美,有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的，这就是一种优良的品质，它将指引着一个人意气风发，更好走好自己的每一步。 在今后的课程设计和参加的一些设计大赛中，一定要戒骄戒躁，态度端正，虚心认真 要永远的记住一句话:态度决定一切。