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1、机械原理课程设计机械原理课程设计一、一、课程设计的目的与任务课程设计的目的与任务 二、二、课程设计的内容与基本要求课程设计的内容与基本要求 三、三、课程设计步骤及进度课程设计步骤及进度 四、四、设计说明书及图纸的要求设计说明书及图纸的要求五、五、课程设计有关计算的说明课程设计有关计算的说明返回返回第一页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导B6065牛头刨床的外形图牛头刨床的外形图第二页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指
2、指 导导第三页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第四页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第五页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第六页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第七页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24
3、P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第八页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14一、课程设计的目的与任务一、课程设计的目的与任务 进一步巩固和加深所学的理论知识，并将其进一步巩固和加深所学的理论知识，并将其系统化；系统化；培养综合运用所学知识独立解决实际问题培养综合运用所学知识独立解决实际问题的能力；的能力；初步培养进行创新设计的能力；初步培养进行创新设计的能力；培养团结协作能力。培养团结协作能力。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导目的：目的：第九页，编辑于星期日：十四点 十一分。初步掌握机械运动方
4、案设计，并在机构分析与初步掌握机械运动方案设计，并在机构分析与综合方面得到一次比较全面的训练。综合方面得到一次比较全面的训练。具体任务是对牛头刨床机构进行具体任务是对牛头刨床机构进行结构分析、运结构分析、运动分析动分析和和动力分析动力分析，并在此基础上，并在此基础上确定飞轮的转动确定飞轮的转动惯量惯量，设计，设计凸轮机构凸轮机构和和齿轮机构。齿轮机构。任务：任务：机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第十页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导二、课程设计的内容与要求二、课程设计的内容
5、与要求题号题号参见任务书参见任务书第十一页，编辑于星期日：十四点 十一分。按指定的题号，根据机械原理课程按指定的题号，根据机械原理课程设计指导书中的题目和数据，要求如下：设计指导书中的题目和数据，要求如下：机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导 （1）在 1 号（或2号）图纸中心偏中心偏上上一些按指定的二个位置按比例画机构简图（左右极限位置用双点划线），（2）收集同学数据（共12个）在 1 号图纸右上侧右上侧绘制刀头位移曲线图。1、结构设计、结构设计 设计出牛头刨床的各设计出牛头刨床的各杆尺寸及机构有关运动参数。杆尺寸及机构有关运动参数。第十二页，编辑于星期日：十四点 十一
6、分。2、运动分析、运动分析 用图解法进行机构的运动分析。用图解法进行机构的运动分析。在上述 图纸左侧作速度和加速度多边形。收集同学数据（共12个）作刀头的速度和加速度曲线图，在 1 号图纸右中下侧右中下侧绘制速度和加速度曲线图。3、动态静力分析动态静力分析 用图解法进行机构的动态用图解法进行机构的动态静力分析。静力分析。求出各运动副的总反力及惯性力、惯性力偶及平衡力矩。在 上述图纸下侧下侧画示力体和力多边形。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第十三页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导机构两个位置运动简图（极限位置用
7、双点划线表示，比例尺表示在图的右上角速度图加速度图速度图加速度图示力体力多边形示力体力多边形位移曲线速度曲线加速度曲线标题栏第十四页，编辑于星期日：十四点 十一分。4、飞轮设计、飞轮设计 计算等效转动惯量计算等效转动惯量Je，求出飞轮，求出飞轮JF。收集同学数据（共12个平衡力矩，即Mer），在3号坐标图纸号坐标图纸上绘制一个运动循环内的等效阻抗力矩Mer（）图和等效驱动力矩Med（）图（Med=C），用面积法作Wd（）Wr（）图，求出最大盈亏功，最后求出飞轮JF。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第十五页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程
8、程 设设 计计 指指 导导3号坐标图纸号坐标图纸第十六页，编辑于星期日：十四点 十一分。5、凸轮设计、凸轮设计 确定凸轮机构的基本尺寸，选取确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。滚子半径，画出凸轮实际廓线。根据摆杆加速度线图，作出摆杆位移线图，先作出盘形凸轮的理论廓线，然后选择滚子半径，作出实际轮廓廓线。（2号或3号图纸，参见图例）机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导6、齿轮设计、齿轮设计 计算齿轮计算齿轮z2齿数，齿轮副变位系齿数，齿轮副变位系数及齿轮各部分尺寸。数及齿轮各部分尺寸。齿轮为正常齿制，不根切。（3号图纸，参见图例）第十七页，编辑于星期日：
9、十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导最小基圆半径的确定加速度图位移图速度图表格凸轮轮廓设计第十八页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14三、课程设计步骤及进度三、课程设计步骤及进度 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导设计阶段设计内容摘要计划时间（天）准备工作1.详细阅读设计任务书；2.明确设计任务和应上交的设计资料；3.查阅相关资料，收集相关数据。0.5机构设计及运动分析1.作机构指定位置的运动简图；2.分析机构两个指定位置的速度，作速度多边形；3.分析机构两个指定位置的加速度，作加速度多边形；4.作刨
10、头的运动线图。2机构动态静力分析1.求各运动副中反作用力；2.求曲柄上所需的平衡力矩。2第十九页，编辑于星期日：十四点 十一分。凸轮机构设计1.确定凸轮机构的基本尺寸；2.选取滚子半径；3.画出凸轮实际廓线。1.5齿轮机构设计1.计算齿轮2的齿数；2.选择齿轮副的变位系数；3.计算齿轮传动的各部分尺寸。1编制设计说明书1.根据计算底稿，按规定格式编写设计说明书；2.除教科书上的资料外，所有其它资料均应注明来源；3.说明书上的数据与图纸尺寸相符。1.5上交设计资料上交设计成果0.5飞轮设计1.用惯性力法确定安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF。1 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指
11、 导导第二十页，编辑于星期日：十四点 十一分。四、设计说明书及图纸的要求四、设计说明书及图纸的要求 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导（一）设计说明书（一）设计说明书1、封面、封面 封面格式要统一且打印。封面格式要统一且打印。2、设计任务书、设计任务书2、设计内容（目录）、设计内容（目录）（1）设计题目（2）结构设计（3）运动分析（4）动力分析（5）飞轮设计第二十一页，编辑于星期日：十四点 十一分。3、要求。、要求。要求字迹端正，文句通顺，步骤清楚，叙述简明。说明书中所用的公式和数据应说明来源，参考资料应编号和书写页次。说明书中每一自成单元的内容都应有大小标题，使其醒目
12、突出。（6）凸轮设计（7）齿轮设计（8）设计小结（9）参考书目 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第二十二页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来的，注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来的，不是从图上量出来的。先计算数据，后按一定的比不是从图上量出来的。先计算数据，后按一定的比例作图。每项数据保留小数点后二位数！例作图。每项数据保留小数点后二位数！（二）图纸（二）图纸 1、一号图上面应有机构运动简图，二个位置的速度图和加速度图，一个位置的示力体和力的多边形，刀头位移曲线、
13、刀头速度曲线和加速度曲线图2、二号图上面有等效阻抗力矩Mer（）图和等效驱动力矩Med（）Wd（）Wr（）图，动能变化曲线图（求最大盈亏功）。3、三号图上面摆动从动件运动线图，凸轮轮廓线图第二十三页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导 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。电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）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。刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削运动切削运动，称为工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距
14、离，工作阻力P为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。在刨刀空回行程时，由摆动从动件盘形凸轮机构通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动进给运动，以便刨刀继续切削。牛牛 头头 刨刨 床床 原原 理理 图图第二十四页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第二十五页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第二十六页，编辑于星期日：十四点 十一分。P34P23P
15、24P12P13P14 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导结构分析的内容：结构分析的内容：用数据说明设计的机构合理性用数据说明设计的机构合理性1、分析压力角最小时，刨头导路的合理位置xx2、机构应该有确定的运动，计算自由度。3、确定行程速度变化系数4、计算最大行程H第二十七页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导运动分析的内容：计算二个给定位置各构件的速运动分析的内容：计算二个给定位置各构件的速度及加速度、质心加速度及刀头的位移度及加速度、质心加速度及刀头的位移1、复合点法：、复合点法：构件3、4重合点间的运动方程求解
16、构件4的角速度和角加速度。vA3=vA4+vA3A4根据vA4求构件4的角速度和an4，根据vA3A4和和构件4的角速度，求出，求出aKA3A4aA3=aA4+aKA3A4+arA3A4=an4+at4+aKA3A4+arA3A4根据at4求解构件4的角加速度。从而B点和构件4的质心速度和切向、法向加速度求出。2、基点法、基点法求解构件6速度和加速度。vC=vB+vCBaC=aB+anCB+atCB第二十八页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导1、vA3=vA4+vA3A4aA3=aA4+aKA3A4+arA3A4=an4+at4+aKA3
17、A4+arA3A42、vC=vB+vCBaC=aB+anCB+atCB第二十九页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导动态静力分析的内容：计算一个给定位置各运动副的动态静力分析的内容：计算一个给定位置各运动副的总反力及惯性力和惯性力偶。总反力及惯性力和惯性力偶。Fx=0Fy=0M=0参照教材Page5859例题第三十页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导5、6杆组杆组 受到的力有：FR16、G6、P、FR56、FI6，这几个力并不是作用在同一点。FR16、G6、FI6作用于质心，P偏离于导
18、路，FR56作用于C处。FR16、FR56未知，可把FR16分解为FR16X、FR16Y，根据Fx=0 Fy=0 M=0求出FR16、FR56由于5的质量不计，FR45=FR54=FR65=FR56第三十一页，编辑于星期日：十四点 十一分。3、4杆组杆组构件4受到的力有：FR54、G4、FR14、FR34、FI4，MI4。FR14、FR34未知，FR34作用于A点，垂直于构件4，可把FR14分解为FR14X、FR14Y，根据Fx=0 Fy=0 M=0求出FR14、FR34由于3的质量不计，FR34=FR43=FR23=FR32 机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导第三十二
19、页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导原动件原动件2受到的力有受到的力有FR12，FR32，由于构，由于构件件2质量不计，质量不计，FR12=FR32因此就可以计算出平衡力矩因此就可以计算出平衡力矩Mb计算各力是要注意方向，建议角度方向以计算各力是要注意方向，建议角度方向以X X、Y Y轴轴为参照系，各力计算出来后，根据他们之间的相为参照系，各力计算出来后，根据他们之间的相互关系（角度及大小）然后按一定的比例作各杆互关系（角度及大小）然后按一定的比例作各杆组的力的多边形。组的力的多边形。第三十三页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械
20、原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导飞轮设计的内容：以曲柄为等效构件，求系统的等效转飞轮设计的内容：以曲柄为等效构件，求系统的等效转动惯量动惯量Je（不能忽略不计）。再根据不均匀系数求（不能忽略不计）。再根据不均匀系数求JF收集数据（共收集数据（共12个平衡力矩，即个平衡力矩，即Mer），在），在3号坐标图纸上绘制号坐标图纸上绘制一个运动循环内的等效阻抗力矩一个运动循环内的等效阻抗力矩Mer（）图和等效驱动力矩图和等效驱动力矩Med（）图（图（Med=C），用面积法作），用面积法作Wd（）Wr（）图，图，Wd（）-Wr（）=Wmax求出最大盈亏功，最后求出飞轮求出最大盈亏功，最后求出
21、飞轮JF。最麻烦最细腻的是作最麻烦最细腻的是作Wd（）图，计算十二个）图，计算十二个Wd的数据需要的数据需要计算十二个面积计算十二个面积。飞轮设计详见机械原理课程设计指导书Page 5第三十四页，编辑于星期日：十四点 十一分。机机 械械 原原 理理 课课 程程 设设 计计 指指 导导凸轮机构设计的内容：按许用压力角确定凸轮机凸轮机构设计的内容：按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，求出理论廓线外凸曲线的最小曲构的基本尺寸，求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径，选取滚子半径，绘制凸轮实际廓线。率半径，选取滚子半径，绘制凸轮实际廓线。凸轮机构设计详见机械原理课程设计指导书Page 6齿轮机构设计的内容：选择变位系数，计算齿轮齿轮机构设计的内容：选择变位系数，计算齿轮传动各部分尺寸。传动各部分尺寸。齿轮机构设计详见机械原理课程设计指导书Page7第三十五页，编辑于星期日：十四点 十一分。