1、机械原理课程设计实习报告一、设计任务二、牛头刨床简介及工作原理三、原始参数四、导杆机构的运动综合五、用解析法作导杆机构的运动分析六、导杆机构的动态静力分析七、Matlab 编程并绘图八、行星轮系设计九、变位齿轮设计十、课程设计总结十一、参考文献十二、粉末成型压机方案设想一、设计任务1 牛头刨床刀杆机构的运动综合、运动分析和动态静力分析；2 对牛头刨床传动装置中行星轮机构、齿轮机构进行综合。二、牛头刨床简介及工作原理牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作
2、水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，电动机经行星轮系和齿轮 Z4、 Z5 减速带动曲柄 2 转动。刨床工作时，由导杆机构 2-3-4-5-6 带动刨头和刨刀作往复运动。刨头向左时，刨刀进行切削，这个行程称工作行程，刨头受到较大的切削力。刨头右行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产力。图 1 牛头刨床外形图三、原始参数H：刨头行程 ； K：行程速比系数
3、； Fc 切削阻力 ； m4 m5 m6 分别为导杆、连杆及刨头的质量；J4、J 5 分别分别为导杆 4 及导杆 5 绕各自质心的转动惯量；m1、m H 分别为行星减速器中心轮及齿轮 4、5 的模数；Z4，Z5 为齿轮 4 及 5 的齿数；n1：电机转速；n2：曲柄 2 及齿轮 5 的转速；k：行星轮个数。导杆机构的运动分析和运动综合 导杆机构的动力分析H K lO2O3 lO3O4/lO3B lBF/lO3B lBS5/lBF m4 m5 m6 Js4 Js5 FC单位 mm mm kg kgm2 kgII 600 1.8 370 0.5 0.3 0.5 22 3 52 0.9 0.015
4、1400行星轮设计 变位齿轮n1 n2 K 类型 m1 Z4 Z5 mH 单位 rpm mm mmII 1000 80 3 2K-H 5 14 49 16 20四、导杆机构的运动综合设 LO3B=L3 LBF=L4 LO3D=L6 LO2A=L1 LO3O2=L6LO3A=S3 LDE=SE 1、导杆的摆角 K=1.880k51.431-2、导杆的长度 L3 3H/2H60m691.4msin3、连杆的长度 L443L0.207.44、刨头导路中心线 xx 至 O3 点的垂直距离 L6O3E3cos26.9m根据已知 xx 被认为通过圆弧 BB的绕度 ME 的中点 D 知OE 33O3MD6
5、3LLL657.225、曲柄的长度 L16 16L370msin/2160.5m6、切削越程长度 0.05H，如图所示则切削越程长度为 0.05H=0.05600=30mm7、机构运动简图8、计算机构的自由度F=3527=1五、用解析法作导杆机构的运动分析如图所示，先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量 、3、 、 。 为求解需建立两个封闭的矢量方程，为此需利用两个封闭的图形 O3AO2O343SE及 O3BFDO3，由此可得：O2DBFASEL4L3S3L1L6L6X14ESL64316并写成投影方程为： 643E1631LsinsinL0ScocosisiS由上述
6、各式可解得： 4433E1143364113cosLcosSsinarcsinoLitO3由以上各式即可求得 、 、 、 四个运动变量，而滑块的方位角 = 。343SE 23然后，分别将上式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，及得一下速度和加速度方程式。 0cosinS0cosLcos0 1in-in-Ssin0si-co 11434333 LwvE E 434333 S0cosLcos0 1in-in-sSsini-co而 = 、 = 0sinco0sinwL-swL-0 ccosinS-scos 0in-in 1144333333 wLi ow 23w23根据以上各式，将已知参数代入，
7、即可应用计算机计算。并根据所得数值作出机构的位置线图、速度线图、加速度线图。这些线图称为机构的运动线图。通过这些线图可以一目了然的看出机构的一个运动循环中位移、速度、加速度的变化情况，有利于进一步掌握机构的性能。六、导杆机构的动态静力分析受力分析时不计摩擦，且各约束力和约束反力均设为正方向（1） 对刨刀进行受力分析FR56yFR16FR56xF6FcG6 cR56x616656yX0 FF01Y2， ， （ ）（2）对 5 杆进行受力分析BFS5FR65xFR65yF5yF5xG5FR45yFR45xM55555x55x5y55yMJFmS联立（1） （2） （3） （4）(5)各式可以得到矩
8、阵形式如下：（3） 对滑块 3 进行受力分析(不计重力)FR23xFR23yFR43xxxFR43yAR23x43xyyO2R23x43x11R23y43y11X0,F0(6)Y7M,()Lsin(F)Lcos0(8)(4)对 4 杆进行受力分析O3AS4FR54xFR54yFR14xFR14yFR34xFR34yF4xF4yG4M4B4444x44x4y44yMJFmSR54xR34x14xyyyS4R14xS4O3R34xS4AR54xBS4R1yO3RySAR5yBSX0,FF0(9)Y, G1M0,()()F(y)F()F()()M0(1（5）对原动件曲柄 2 进行受力分析曲柄 2 不
9、计重力，且转动的角速度一定，角加速度为零，惯性力矢和惯性力矩都为零Fx=0,FR32x+F R12x=0；Fy=0,FR32y+F R12y=0;Mo 2=0,FR32xL2sin+FR32yL2cos=0;各个图像如下所示：八、行星轮系设计已知 Z4=14， Z5=49， n1=1000rpm， 25n80rpm4554H452n7i 277nnn80rpm211H05in87行星轮系的设计必须满足四个条件：（1） 传动比条件固定行星架 HH11H32 nn- -H31H13 311H31zni Z(i)（2） 同心条件 311H3122Z(i2)Z（3） 均布条件13 1HZiNK3（4）
10、 邻接条件12 2a(Z)sin180KZh由以上各式可得配齿公式 1H 1H123 1H(i2)ZiZ:NZ:Z(i):31231111825:47且 Z1 Z2 Z3 为整数，齿轮结构要紧凑则 Z1=42 Z2=33 Z3=108 由于各齿轮的齿数都大于 17，故为标准齿轮传动。行星系齿轮的参数123 111212313ZZ m5dm10mZ65d40 ， ， 相 互 啮 合 模 数 相 等*a1a2f3a1*ffaa1b1122b33hhm5C6.25mdcos97.3415.0dcos7.43m（ ） 2sspp 1321 1321 九、变位齿轮设计（1）确定传动类型已知 45HZ=4
11、9 m16 =20acosacosa 1 4512(invi)(Z)x 02tan 则为等变位齿轮传动（2） 确定变位系数对于变位齿轮，为有利于强度的提高，小齿轮 4 采用正变位，大齿轮 5 采用负变位， ，使大小齿轮的强度趋于接近，从而使齿轮承载能力提高。 *min41minai*min52minai2minZxh0.176.82Z0.176x1 22则 取 =0.76 x满 足（3） 检验重合度 H5H44 5*a4a1Ha5a2 ZmZr2 r392m2 2rhxm=30.8 45.（ ）（ ）4a4 a45a5 a5rcos20rcosrrcos20rcos 24.6r =36.4故满
12、足重合度 4a4 5a5aa aZtntn)Z(tntn)21.56 （要求（4） 变位齿轮 4、5 的几何尺寸 244H555Haa1Ha52Hfa1f5a2a4a4a5 x0.176dZm24mdZm80hhx8.16hx3.4cm=7.84mc=2.86dh1.32d 14444变 位 系 数节 圆 直 径啮 合 角齿 顶 高 （ ）（ ）齿 根 高 （ ）（ ）齿 顶 圆 直 径55f4f4f555122h810.36289.67.mda50y4齿 根 圆 直 径中 心 距 =中 心 距 变 动 系 数齿 顶 高 降 低 系 数 =十、课程设计总结通过这次机械原理课程设计，提高了我们综
13、合运用机械原理课程理论的能力，培养了分析和解决一般机械运动实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。掌握了一些常用执行机构、传动机构或简单机器的设计方法和过程 。这次机械设计课程设计历时了一个多星期，时间上虽有些紧张，做设计的时候有些东西也是现学现卖。但这样的安排可以让我们利用一整段时间巩固和学习新的知识，把所学运用到实际设计当中。在所学理论知识的基础上也充分的发挥了创造性。各类资料的查询也熟练了很多。自己的计算机绘图水平也有了一定的提高，并对所学知识有了进一步的理解。当然，作为自己的第一次设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，专业知识日益深厚。 。“功到自然成.”只有通过不锻炼 ,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相信我自己一定能够在锻炼成长.
