机械原理课程设计指导书.docx

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机械原理课程设计指导书

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科信学院

第一章牛头刨床总体设计（作图法）任务书

一、机械原理课程设计的目的：

机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。

其基本目的在于：

（１）、进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。

（２）、使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。

（３）、使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。

（４）、通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。

二、机械原理课程设计的任务：

机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。

要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。

三、机械原理课程设计的方法：

机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。

图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。

根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。

1设计题目：

牛头刨床

1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。

2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。

2、牛头刨床机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。

刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。

刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。

3、设计数据

图1机构连续间隔位置划分

摆动导杆机构的运动分析，动态静力分析，要求对机构的连续12个位置和两个行程极限位置及两个切削极限位置共15个位置进行分析。

设计题目中有三个方案，全班分三组，每组承担一个方案。

在一个方案组中每个同学对两个位置进行分析。

对分析的结果，全组将结果汇总在一起制表，绘线图。

除运动分析，动力计算的其他题目，没有位置区分，每个同学应按要求完成。

摆动导杆机构在一循环中，所连续间隔位置如图4：

图中的15个连续位置是以曲柄在一循环中的位置表示的。

由位置1起顺2方向将曲柄圆周作12等分的位置。

1、8′为行程极限位置1′7′为切削极限位置。

4、设计内容

4.1.导杆机构的运动分析

已知数据

项目

方案1

方案2

方案3

序号

名称

代号

计算式

1

行程长度

H（mm）

600

600

600

2

机架高度

O2O4（mm）

350

380

380

3

行程速比系数

K

1.8

1.6

1.8

4

连杆长度

BC（mm）

0.3BO4

5

摆动导杆长度

BO4（mm）

H/2/

6

曲柄长度

AO2（mm）

O2O4

7

机床有效高度

O3O4（mm）

8

曲柄转速

n（rpm）

20

40

60

.设计要求（作图法）

对所要求分析的机构位置，绘制机构运动简图。

用相对运动图解法求刨刀速度和加速度。

汇集本组全部位置的运动分析结果，绘制位移线图，速度线图，加速度线图。

每个学生至少要完成两个位置的运动分析。

有关图解与线图画在同一张绘制图纸上。

（1#图纸）。

整理较详细的计算说明书若干页。

4.2.导杆机构的动态静力分析

设机架，曲柄，滑块，导杆，连杆，滑枕构件编号分别为1，2，3，4，5，6

已知数据

序号

项目

方案1

1

摆动导杆重量（重心在杆中点）

G4=220N

2

摆动导杆转动惯量（对重心）kg㎡

JC4=1.2kg㎡

3

滑枕重量（N）

G6=800N

4

滑枕重心坐标（mm）

0

5

刨削阻力pr（N）

pr＝9000N

6

刨削阻力坐标（mm）

0

.设计要求（作图法）

用力多边形法对二个位置进行动态分析，求各运动副反力和需要作用在曲柄上的平衡力矩，力多边形和隔离体构件受力分析与运动分析画在同一张绘图纸上，并整理计算说明书若干页。

将本组各个位置的平衡力矩汇总，绘制M--￠曲线图，把运动线图，M--￠曲线图与运动分析动力同画在1#图纸上。

第二章牛头刨床总体设计（作图法）指导书

一、摆动导杆机构运动分析

1、幅面的初步布置

取1＃标准图纸，在全幅面上默分出大约面积相等的几块小幅面。

每块分别容纳：

机构运动简图；图解运动分析（速度分析、加速度分析在一起）；图解动态静力分析；机构运动线图；M—Φ曲线图（分析三个位置的在另一张3＃图纸上）；标题栏。

图幅及标题栏尺寸均按工程制图标准绘制。

开始应用H或2H铅笔试画（轻轻细线条），待检查无误后用HB铅笔根据线条比例加实。

2、绘制机构运动简图

根据默分的幅面大小和构件实际长度选择适当的比例尺（—）。

并按任务书中分配的位置（或有组长指定位置）绘制机构运动简图。

在同一幅面上，可表示两个机构位置。

一个位置用粗实线，其他位置用虚线，并用双点划线画出机构极限位置时执行构件的位置，机架斜线用细实线表示。

标出主要尺寸H、h、Ψ。

3、图解运动分析

根据幅面大小，先在草稿纸上按比例试画速度图和加速度图。

从而确定恰当的速度比例尺μv（）和加速度比例尺μa。

用细实线把速度图和加速度图绘制在图纸上，并用影像法确定导杆重心速度和加速度，将结果列于计算说明书的下表中：

位置

数据

项目

位置代号

方向

单位

VE

aE

Vc4

ac4

ω4

ε4

4、绘制运动线图

1、按图4所示的曲柄位置，逐个确定相应C点的位置，以滑枕在工作行程的起始点—为起始位置，逐个量取C点的对应位移，换算成真实长度列于下表。

并选取适当的比例尺及时间比例尺（或者曲柄角位移比例尺）做出C点位移曲线、速度曲线、加速度曲线。

二、摆动导杆机构动态静力分析

1、确定切削阻力

根据机构切削阻力曲线，确定机构不同位置上相应的切削阻力。

在切削位置极限点1′7′是切削阻力突变的位置。

应用两种不同的阻力对该点进行动态静力分析。

2、确定惯性力和惯性力偶矩

位置

数据

项目

位置代号

方向

单位

PI4

MI4

h4

PI6

PI4、MI4分别表示摆动导杆的惯性力和惯性力偶矩，h4表示简化后惯性力P′I4、到重心的距离，PI6表示滑枕的惯性力。

3、求解各运动副反力及作用在曲柄上的平衡力矩

将所分的机构位置拆分为若干个副离体（组），画出受力图。

然后选择合适的力比例尺，用力多边形法及力矩平衡方程，求出各运动副反力和作用在曲柄上的平衡力矩。

4、汇集列表，作M--￠曲线

把本组所有位置动态静力分析结果汇集，

1′7′是切削阻力突变的位置。

此位置瞬时发生工作阻力突变，应把极限位置看作二个位置对待，即有切削阻力与无切削阻力两种情况，求出相应的平衡力矩及运动副反力。

绘制M--￠曲线。

机构位置

1

1`

2

3

4

5

6

7

7`

8

8`

9

10

11

12

R16（N）

R56（N）

R14（N）

R32（N）

R12（N）

曲柄上平衡力矩M

第三章设计计算说明书与学时安排要求

设计计算说明书是任何工程设计必不可少的技术文献之一，它是上级有关技术部门对设计进行审核，批准的重要依据。

它反映出设计者的设计思想，方法，步骤及所涉及的工程设计理论知识务必科学严谨，精细，求实。

设计计算说明书应包括必要的简图，图解示意图表格，列出已知数据，所需公式及计算结果，以及其他技术文献所不能表达的有关技术条款。

必须步骤清楚，叙述简明扼要，文字通顺，书写端正。

在工程设计中既可以用作图法，也可以用解析法，也可以作图法和解析法交互使用。

下面列出本设计课程的计算说明书对作图法和解析法的具体要求。

一，对运用作图法的设计计算说明书的要求。

1，摆动导杆机构运动分析。

内容包括：

已知条件和数据，机构运动示意图，机构运动示意图机构自由度计算，图解运动分析全过程结果数据汇总，必要图表。

2，摆动导杆机构动态静力分析。

内容包括：

已知条件和数据，必要图表，动力分析全过程，结果数据汇总。

以上两部分，应对由数据结果给出的曲线进行讨论，说明机器执行机构的工作过程是如何以曲线规律为依据的。

3，飞轮转动惯量的确定。

内容包括：

已知条件和数据，最大盈亏功德确定全过程（包括必要的图表）飞轮转动惯量的计算，飞轮距的计算过程及飞轮主要尺寸确定。

4，齿轮机构设计。

内容包括：

已知数据，总传动比的确定，传动比的分配，齿数的确定，齿形的绘制说明，重合度的讨论，设计计算全过程。

5，凸轮机构设计。

内容包括：

已知数据比例尺的选择，最小基圆半径的确定，滚子半径的确定，最大压力角的检查。

若有失真情况，其修改措施制定的过程，设计过程出现问题的总结。

6，双摇杆机构，棘轮机构，螺旋机构的设计已知数据和设计过程。

设计计算说明书的最后一部分可以对自己的设计进行全面技术总结和讨论，并可以提出新的见解和方向。

二，对运用解析法进行课程设计的计算说明书的要求。

在说明书中，应包括所有的已知条件和数据，绘制机构运动简图，进行机构自由度计算，列出必要的图表。

这些内容在任何机构设计计算说明书中都是必要的。

在以上基础上，进行数学模型的建立，框图编制，符号说明等工作。

在说明书中，将电算过程，计算过程，结果数据编入，并对照图解法在某些位置的结果，进行数据处理或说明，最后多由结果数据绘制的各种线图与机器执行机构件工作实际要求状态比较，讨论得出结论，并可探讨更合理的设计思想和方法。

1班

2班

3班

H

O2O4

K

H

O2O4

K

H

O2O4

K

1－10

600

350

1.8

650

370

1.6

620

380

1.5

11－20

600

380

1.6

650

360

1.5

620

380

1.6

21－30

600

380

1.8

650

370

1.8

620

380

1.8

31－

600

380

1.7

650

360

1.7

620

380

1.7

4班

H

H

H

1－10

700

700

700

11－20

700

700

700

21－30

700

700

700

31－

700

700

700

机械原理

课程设计说明书

设计题目：

牛头刨床

学院、系：

专业：

学生姓名：

班级：

学号

指导教师姓名：

设计日期：

年月日

目录：

1、课程设计任务书……………………………………………………2

原始数据及设计要求………………………………………………3

2、设计（计算）说明书………………………………………………4

（1）画机构的运动简图…………………………………………4

（2）对位置

点进行速度分析和加速度分析………………4

（3）对位置

点进行动态静力分析…………………………6

（4）对位置

点进行速度分析和加速度分析……………8

（5）对位置

点进行动态静力分析……………………………9

3、位置线图,速度线图，和加速度图………………………………10

4、参考文献…………………………………………………………11

5、课程设计指导教师评审标准及成绩评定………………………12

6、附件………………………………………………………………13

四、参考文献

1、《机械原理》第七版

西北工业大学机械原理及机械零件教研室编

主编：

孙桓陈作模葛文杰

出版社：

高等教育出版社

2、《机械设计课程设计指导书》

作者：

宋宝玉

出版社：

高等教育出版社

五、课程设计指导教师评审标准

序号

评审项目

评审指标

评价

比例

1

工作量、

工作态度

工作量完成情况，论文（设计）难易程度，有体现本专业基本训练的内容；工作纪律、作风是否严谨。

20%

2

调查论证

独立查阅文献、调研情况；开题报告完成情况；综合归纳、收集和正确利用各种信息的能力。

15%

3

实验、设计方案与实验技能

实验、设计方案合理、可行；独立操作实验，数据采集、计算、处理的能力；结构设计、工艺、推导正确或程序运行是否可靠。

20%

4

分析与解决问题的能力

运用所学知识和技能及获取新知识去发现与解决实际问题的能力；对课题进行理论分析的能力，得出结论情况。

20%

5

设计（计算）

说明书质量

立论正确，论据充分，结论严谨合理；实验正确，分析、处理问题科学；结构格式符合论文（设计）要求；文理、技术用语正确规范；图表完成情况。

20%

6

创新

工作有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特见解及应用价值情况。

5%

评定成绩：

100%

六、附件

1、设计图纸共1张

2、电子文档（1份）