编号：JYKS-JX-17-4-6

　**大学普通高等教育

　 机械原理课程设计

　 题目题号：

　牛头刨床机构运动及动力分析（C10）

　 学

　院：

　 机电工程学院

　 专业班级：

　 机械174

　 学生姓名：

　 **

　指导教师：

　 **

　成

　绩：

　 2019年 7 月 1 日

　目

　录 课程设计题目、内容及其目的···········································································1 第1章 机构简介与设计数据···········································································2 1.1

　机构简介C10位置简图及原理··········································································2 1.2 设计数据··············································································3 第2章 连杆分析··············································································4 2.1 连杆机构的运动分析·············································································4 2.2 对C10位置速度分析··············································································4 2.3 对C10位置加速度分析··············································································5 2.4 静力分析··············································································7 结论··················································································10 参考文献······················································································ 11 致谢······························································································12

　课程设计题目、内容及其目的 题目

　牛头刨床机构运动及动力分析(C10) 内容 牛头刨床主传动机构运动简图设计及分析，计算牛头刨床主传动机构在指定位置的速度、加速度、受力，绘制机构运动简图、速度多边形、加速度多边形、受力分析图、力多边形，以上内容手绘在A1图纸上，并整理说明书。

　目的 （1） 学会机械运动简图设计的步骤和方法； （2） 巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法； （3） 培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合能力； （4） 培养学生进行机械创新设计的能力。

　 第1章 机构简介与设计数据 1.1 机构简介C10位置简图及原理 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。如图（a）所示，刨床工作时由导杆机构1、2、3、4、5带动刨头5和刨刀6往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要求平稳；空回行程时，刨刀要快速退回，即要有急回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量。切削阻力如图（b）所示。

　a)牛头刨床机构简图

　b)阻力线圈

　图1-1 牛头刨床机构简图，阻力线圈

　1.2 设计数据

　 表 1-1 导杆机构的设计及运动分析数据

　 符号 单位 数据

　 r/min 60

　 mm 380

　 mm 110

　 mm 540

　 mm 0.25

　 mm 0.5

　 mm 240

　 mm 50

　表 1-2 导杆机构的动态分析数据

　符号 单位 数据

　 N 200

　 N 700

　 N 7000

　 mm 80

　1.1

　第2章 连杆分析

　2.1

　连杆机构的运动分析 以C为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出A点，B点，D点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，将曲柄圆作12等分的位置（如图2-1所示）。

　 图 2-1 C10 位置示意图

　2.2对位置10速度分析 速度分析：取速度比例尺μa=0.01(m/s)/mm 对于B点：

　VB3

　 =

　VB2

　 +

　 VB2B3 大小：

　？

　√

　 ？

　 方向：

　 ⊥DC

　⊥AB

　//CD VB2= LAB·ω2=0.11×6.28=0.6908m/s 按比例尺μ=0.01(m/s)/mm绘制速度多边形,在图中量取VB3和VB2B3的长度数值。

　则：

　VB3=63.38×μ=63.38×0.01=0.6338m/s VB2B3=27.48μ=0.2748m/s

　VD=ω3×LCD=2.29×0.54= 1.2366 m/s

　对于E点：

　 VE

　=

　 VD +

　 VED 大小：

　？

　√

　？ 方向：

　 //XX’

　⊥CD

　⊥ED VE=122×μ=1.22m/s VED=14.26×μ=0.1426m/s

　图 2-2 速度分析图

　 2.3 对 C10 位置加速度分析

　对于B点：取加速度比例尺μa=0.01(m/s2)/mm aB3=

　aB3n

　 +

　 aB3t

　 =

　 aB2

　 +

　 aB2B3k

　 +

　aB2Br3 方向：

　B→C

　 ⊥CD

　B→A

　⊥CD

　//CD

　 大小：

　 √

　 ？

　√

　√

　? 由于：

　根据图2-2可得：

　另外还可得出：

　对于E点：

　aE

　=

　 aD

　+

　aEDn

　+

　aEDt 方向：

　 //

　D→C

　 E→D

　 ⊥DE 大小：

　 ？

　 √

　√

　？

　已知：

　根据加速度图可得：

　加速度分析图：

　图 2-3 加速度分析图

　2.4对位置10点进行静力分析 取“10”点为研究对象，分离4、5构件进行运动静力分析，作组力体图。

　已知：

　G5=700N（g=10N/kg），=7.0900m/s2

　设与水平导轨的夹角为，可测得的大小为。

　由：

　图 2-4 4、5 构件运动静力分析图

　 分离2,3构件进行运动静力分析,如图 2-5所示。

　 图 2-5 2,3 杆组受力分析图

　 已知：

　FR34=FR43=，G3=200N

　由此可得：

　MI3=-JS3×α3=-1.1×12=13.2N.m 根据：

　Mc=G3×h1+FI3×h2+FR43×h3+MI3-FR23×h4=0 其中,，，，分别为,,,作用于的距离（其大小可以测得）。

　可以求得：

　 =1027N

　作力的多边形如图2-6所示。

　图 2-6 力的多边形示意图

　 由图2-7可得：

　 FRI3= 255 N

　对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图。

　作用于A的距离为h，其大小为0.1m。

　所以曲柄上的平衡力矩为：

　 M=FR32×0.1=102.7N.m 方向为逆时针。

　 图 2-7曲柄2受力示意图

　 结 论

　这次课程设计是对牛头刨床机构运动及动力分析，知道课题后就开始查阅资料，在一周的时间对C12位置的速度、加速度进行了分析，并且对各杆进行了静态分析，通过图解法与公式对速度和加速度进行了计算，通过 CAD 进行机绘 A1 速度，加速度，静力分析，并且统计本组数据绘出滑块速度、加速度、运动曲线图，最后整理完毕图标，并且手绘一张 A1 图纸。

　参考文献

　[1] 孙恒,陈作模.机械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2013.08. [2] 王译,程勒.理论力学(第六版)[M].北京:北京高等教育出版社,2002.03. [3] 刘鸿文.材料力学[M].北京:北京高等教育出版社2003.06. [4] 李建新,徐眉举,李东生.计算机绘图基础教程[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.10. [5] 王世刚.机械设计实践与创新[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2008.08.

　致

　谢 本次的课程设计，是由刘萌老师所指导。在这一次的课程设计中，我找到了自己的不足，自己的一些缺点。感谢刘萌老师的挑选的课程设计，让我在这次独立设计中学到了很多关于排版，文档，学术等方面的专业知识。让我在以后的设计应用中打下夯实的基础，也感谢刘萌老师细心的挑出我们组员每个人的小问题小瑕疵，和对我们的严格要求，对我们每个人负责。还要感谢小组的其他成员，在排版上对我的帮助，在这次课程设计的实战中，基本对一些技能熟练的掌握以致于解决更困难的问题，以后我会继续努力，多向老师同学请教和交流，争取做得更好。