1、 机械原理课程设计 说明书 1 目录目录 牛头刨床主体结构设计牛头刨床主体结构设计 一、工作原理 2 二、设计方案 2 三、主体机构的设计 3 1.运动简图 3 2.机构分析 4 3.机构的设计思路 4 四、运动分析 5 五、飞轮转动惯量的计算 8 齿轮机构的设计齿轮机构的设计 六、齿轮设计的相关参数 11 七、Z1Z2 标准齿轮的设计 11 八、Z3Z4 变速齿轮的设计 12 九、心得体会 13 十、参考文献 13 2 牛头刨床牛头刨床主体主体结构设计结构设计 小组分工：小组分工： 一、一、工作原理工作原理 牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面 切削加工的机床
2、。 图 1 为其参考示意。 电动机经过减速传动装置 （带和齿轮传动） 带动执行机构（导杆机构和凸轮机构） ，完成刨刀的往复运动和间歇移动。 图 1 切削力 图 1 牛头刨床机构 二、设计方案二、设计方案 曲柄转速 n（r/min） H=150mm 切削力 P（N） 许用传动角r 60 4000 45 度 主体机构设计方案为 D 方案：曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构组合 3 三、主体机构的设计三、主体机构的设计 1.运动简图运动简图 极位夹角 = 180 1.21 1.2+1 = 16.36 设计方案的极限位置如图 1 所示： 设计方案的一般位置如图 2 所示： H D B A C C H2 H1
3、H1 H2 图 1 图 2 4 参数设计(实际长度)： AB=5.5cm BC=16cm CH=22.5cm H1H2=15cm 其中线段 H1H2、AD 为水平，H1H2 到 AD 的距离为 22.5cm，D 到 H1 的水平距 离为 8.5cm 注：比例尺为 1：5 2.机构分析机构分析 杆 BC 与杆 CD 的传动角分析： cos1 = 2+2()2 2 =0.6965 1 = 45.85 cos2 = 2+2(+)2 2 =0.00898 2 = 89.49 故满足 杆 CD 与杆 CH 的传动角分析： 根据运动，当滑枕到达 H1 时，传动角最小为55.23，也满足。 3.机构的设计思
4、路机构的设计思路（如图 3 所示） i. 以 D 点为圆心，CD=4cm 为半径作圆，在圆上另取一点 C1，使角 CDC1=2=32.72 ii. 在圆上找一点 A，使得角 CAC1=16.36，再以1 2 为半径作圆，交 C1A、 CA 于 B 点，计算杆 BC 与杆 CD 之间的传动角，直到找到一点 A 使得，杆 BC 与杆 CD 之间的传动角大于 45，即为满足要求的设计。 iii. 取一个合适的位置，画出滑枕的轨距，距离为 3cm，以 DH2 为半径，D 为 圆点划弧； 再以 CH2 为半径， C1 位圆点划弧， 两弧的交点为 H2点； 作 H1、 H2的垂直平分线，在上面取一点 C，
5、将 CDC 钢化，即为所求方案。(刚性 反转法) CD=20cm CD=25cm 角 CCD=30 A H2 D C1 C B H1 C 图 3 5 四、运动分析四、运动分析（如图 4） L1cos 1+ 2cos 2 = 3cos 3+4 L1sin1+ 2sin2 = 3sin3 消去2化简后得： A=-sin1 B=4 1 cos1 C=1 2+32+4222 213 4 3 cos 1 3 = 2tan1 +2+22 L5cos(3 6) + 6cos6 = 4 1.7 L5sin3 6 + 6sin6 = 4.5 消去6化简后得： X = L5cos(3 6) + 62 (4.5 5sin(3 6) 2 + 4+ 1.7 L4 L2 L1 L3 L6 L5 图 4 6 用几何画板绘得滑枕的位移曲线如图 5 所示： 图 5 X/cm 7 对位移求导，得到速度 v曲线如图 6： 对速度求导，得到加速度 a 曲线如图 7： v（m/s） a（m/2） 图 6 图 7 8 则等效阻力矩 Mr（）=P* , 得 Mr 曲线如图 8： 五、飞轮转动惯量的计算五、飞轮转动惯量的计算 取等效阻力矩Mr 中的一段进行运动分析： 用几何画板求积分 （如图 9） ， 曲线与 EF 围成的面积 （除去空位移） 为 502.2087
