機械原理課程設計指導書

科信學院

第一章牛頭刨床總體設計（作圖法）任務書

一、機械原理課程設計的目的：

機械原理課程設計是高等工業學校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的乙個重要實踐環節。其基本目的在於：

（１）、進一步加深學生所學的理論知識，培養學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。

（２）、使學生對於機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。

（３）、使學生得到擬定運動方案的訓練，並具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。

（４）、通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。

二、機械原理課程設計的任務：

機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構（連桿機構、凸輪機構、齒輪機構以及其他機構）進行設計和運動分析、動態靜力分析，並根據給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪、齒輪；或對各機構進行運動分析。要求學生根據設計任務，繪製必要的圖紙，編寫說明書。

三、機械原理課程設計的方法：

機械原理課程設計的方法大致可分為**法和解析法兩種。**法幾何概念較清晰、直觀；解析法精度較高。根據教學大綱的要求，本設計主要應用**法進行設計。

1設計題目：牛頭刨床

1. ）為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急會運動，行程速比係數在1.4左右。

2. ）為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質量，在工作行程時，刨刀要速度平穩，切削階段刨刀應近似勻速運動。

2、牛頭刨床機構簡介

牛頭刨床是一種用於平面切削加工的工具機，如圖4-1。電動機經皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導杆機構2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。

刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低並且均勻，以減少電動機容量和提高切削質量，刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產率。為此刨床採用有急回作用的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構（圖中未畫），使工作台連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續切削。

刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前後各有一段約5h的空刀距離，見圖4-1，b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動迴圈中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減小電動機容量。

3、設計資料

圖1 機構連續間隔位置劃分

擺動導桿機構的運動分析，動態靜力分析，要求對機構的連續12個位置和兩個行程極限位置及兩個切削極限位置共15個位置進行分析。設計題目中有三個方案，全班分三組，每組承擔乙個方案。在乙個方案組中每個同學對兩個位置進行分析。

對分析的結果，全組將結果彙總在一起製表，繪線圖。

除運動分析，動力計算的其他題目，沒有位置區分，每個同學應按要求完成。擺動導桿機構在一迴圈中，所連續間隔位置如圖4：圖中的15個連續位置是以曲柄在一迴圈中的位置表示的。

由位置1起順2方向將曲柄圓周作12等分的位置。1、8′為行程極限位置 1′7′為切削極限位置。

4、設計內容

4.1. 導桿機構的運動分析

已知資料

.設計要求（作圖法）

對所要求分析的機構位置，繪製機構運動簡圖。用相對運**解法求刨刀速度和加速度。匯集本組全部位置的運動分析結果，繪製位移線圖，速度線圖，加速度線圖。

每個學生至少要完成兩個位置的運動分析。有關**與線圖畫在同一張繪製圖紙上。（1#圖紙）。整理較詳細的計算說明書若干頁。

4.2. 導桿機構的動態靜力分析

設機架，曲柄，滑塊，導桿，連桿，滑枕構件編號分別為1，2，3，4，5，6

已知資料

.設計要求（作圖法）

用力多邊形法對二個位置進行動態分析，求各運動副反力和需要作用在曲柄上的平衡力矩，力多邊形和隔離體構件受力分析與運動分析畫在同一張繪圖紙上，並整理計算說明書若干頁。

將本組各個位置的平衡力矩彙總，繪製m--￠曲線圖，把運動線圖，m--￠曲線圖與運動分析動力同畫在1#圖紙上。

第二章牛頭刨床總體設計（作圖法）指導書

一、擺動導桿機構運動分析

1、幅面的初步布置

取1＃標準圖紙，在全幅面上默分出大約面積相等的幾塊小幅面。每塊分別容納：機構運動簡圖；**運動分析（速度分析、加速度分析在一起）；**動態靜力分析；機構運動線圖；m—φ曲線圖（分析三個位置的在另一張3＃圖紙上）；標題欄。

圖幅及標題欄尺寸均按工程製圖標準繪製。

開始應用h或2h鉛筆試畫（輕輕細線條），待檢查無誤後用hb鉛筆根據線條比例加實。

2、繪製機構運動簡圖

根據默分的幅面大小和構件實際長度選擇適當的比例尺（—）。並按任務書中分配的位置（或有組長指定位置）繪製機構運動簡圖。在同一幅面上，可表示兩個機構位置。

乙個位置用粗實線，其他位置用虛線，並用雙點劃線畫出機構極限位置時執行構件的位置，機架斜線用細實線表示。

標出主要尺寸h、h、ψ。

3、**運動分析

根據幅面大小，先在草稿紙上按比例試畫速度圖和加速度圖。從而確定恰當的速度比例尺μv（）和加速度比例尺μa。用細實線把速度圖和加速度圖繪製在圖紙上，並用影像法確定導桿重心速度和加速度，將結果列於計算說明書的下表中：

4、繪製運動線圖

1、按圖4所示的曲柄位置，逐個確定相應c點的位置，以滑枕在工作行程的起始點—為起始位置，逐個量取c點的對應位移，換算成真實長度列於下表。並選取適當的比例尺及時間比例尺（或者曲柄角位移比例尺）做出c點位移曲線、速度曲線、加速度曲線。

二、擺動導桿機構動態靜力分析

1、確定切削阻力

根據機構切削阻力曲線，確定機構不同位置上相應的切削阻力。在切削位置極限點1′7′是切削阻力突變的位置。應用兩種不同的阻力對該點進行動態靜力分析。

2、確定慣性力和慣性力偶矩

pi4、mi4 分別表示擺動導桿的慣性力和慣性力偶矩，h4表示簡化後慣性力p′i4、到重心的距離，pi6表示滑枕的慣性力。

3、求解各運動副反力及作用在曲柄上的平衡力矩

將所分的機構位置拆分為若干個副離體（組），畫出受力圖。然後選擇合適的力比例尺，用力多邊形法及力矩平衡方程，求出各運動副反力和作用在曲柄上的平衡力矩。

4、匯集列表，作m--￠曲線

把本組所有位置動態靜力分析結果匯集，

1′7′是切削阻力突變的位置。此位置瞬時發生工作阻力突變，應把極限位置看作二個位置對待，即有切削阻力與無切削阻力兩種情況，求出相應的平衡力矩及運動副反力。繪製m--￠曲線。

第三章設計計算說明書與學時安排要求

設計計算說明書是任何工程設計必不可少的技術文獻之一，它是上級有關技術部門對設計進行審核，批准的重要依據。它反映出設計者的設計思想，方法，步驟及所涉及的工程設計理論知識務必科學嚴謹，精細，求實。設計計算說明書應包括必要的簡圖，**示意圖**，列出已知資料，所需公式及計算結果，以及其他技術文獻所不能表達的有關技術條款。

必須步驟清楚，敘述簡明扼要，文字通順，書寫端正。在工程設計中既可以用作圖法，也可以用解析法，也可以作圖法和解析法互動使用。下面列出本設計課程的計算說明書對作圖法和解析法的具體要求。

一，對運用作圖法的設計計算說明書的要求。

1，擺動導桿機構運動分析。

內容包括：已知條件和資料，機構運動示意圖，機構運動示意圖機構自由度計算，**運動分析全過程結果資料彙總，必要圖表。

2，擺動導桿機構動態靜力分析。

內容包括：已知條件和資料，必要圖表，動力分析全過程，結果資料彙總。

以上兩部分，應對由資料結果給出的曲線進行討論，說明機器執行機構的工作過程是如何以曲線規律為依據的。

3，飛輪轉動慣量的確定。

內容包括：已知條件和資料，最大盈虧功德確定全過程（包括必要的圖表）飛輪轉動慣量的計算，飛輪距的計算過程及飛輪主要尺寸確定。

4，齒輪機構設計。

內容包括：已知資料，總傳動比的確定，傳動比的分配，齒數的確定，齒形的繪製說明，重合度的討論，設計計算全過程。

5，凸輪機構設計。

內容包括：已知資料比例尺的選擇，最小基圓半徑的確定，滾子半徑的確定，最大壓力角的檢查。若有失真情況，其修改措施制定的過程，設計過程出現問題的總結。

6，雙搖桿機構，棘輪機構，螺旋機構的設計已知資料和設計過程。

設計計算說明書的最後一部分可以對自己的設計進行全面技術總結和討論，並可以提出新的見解和方向。

二，對運用解析法進行課程設計的計算說明書的要求。

在說明書中，應包括所有的已知條件和資料，繪製機構運動簡圖，進行機構自由度計算，列出必要的圖表。這些內容在任何機構設計計算說明書中都是必要的。在以上基礎上，進行數學模型的建立，框圖編制，符號說明等工作。

在說明書中，將電算過程，計算過程，結果資料編入，並對照**法在某些位置的結果，進行資料處理或說明，最後多由結果資料繪製的各種線圖與機器執行機構件工作實際要求狀態比較，討論得出結論，並可**更合理的設計思想和方法。

機械原理

課程設計說明書

設計題目：牛頭刨床

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