機械原理牛頭刨床課程設計牛頭刨床導桿機構的運動分析動態(tài)靜力分析

1、青島理工大學琴島學院課程設計說明書 青島理工大學教務處 2013 年 12月 27日機械原理課程設計評閱書題目牛頭刨床導桿機構的運動分析、動態(tài)靜力分析學生姓名學號指導教師評語及成績指導教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見總成績： 室主任簽名： 年 月 日摘 要 選取方案三，利用圖解法對1點和6電狀態(tài)時牛頭刨床導桿機構進行運動分析、動態(tài)靜力分析，并匯總本方案所得各位置點的速度、加速度、機構受力數據繪制曲線圖。進行方案比較，確定最佳方案。 將一個班級分為 3 組，每組11人左右，一組選擇一個備選方案進行如下分析工作： 課程設計內容：牛頭刨床導桿機構的運動分析、動

2、態(tài)靜力分析； （1）繪制機構運動簡圖（兩個位置）； （2）速度分析、加速度分析； （3）機構受力分析（求平衡力矩）； （4）繪制運動線圖。（上述三項作在一張A1號圖紙上）目 錄摘 要I1設計任務12導桿機構的基本尺寸確定23 導桿機構的運動分析43.1 速度分析43.2 加速度分析54導桿機構的動態(tài)靜力分析84.1 運動副反作用力分析84.2 曲柄平衡力矩分析10總 結11致 謝12參考文獻131設計任務一、課程設計的性質、目的和任務 機械原理課程設計是高等工業(yè)學校機械類專業(yè)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，是本課程的一個重要教學環(huán)節(jié)。其意義和目的在于： 以機械系統運動方案

3、設計為結合點，把機械原理課程設計的各章理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學生所學的理論知識； 培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個較完整的概念，具備計算、制圖和使用技術資料的能力。二、課程設計教學的內容和要求將一個班級進行分組，每組10人左右，一組選擇一個備選方案進行如下分析工作：課程設計內容：牛頭刨床導桿機構的運動分析、動態(tài)靜力分析；（1）繪制機構運動簡圖；（2）速度分析、加速度分析； （1張1號圖紙）（3）機構動態(tài)靜力分析；（4）繪制運動線圖。（1張1號圖紙）要求：獨立完成以下文件： 1號圖紙兩張（運動分析、動態(tài)靜力分析，運動線圖）

4、； （1）符合一般制圖要求； （2）圖面清潔，線條均勻； 設計說明書一份。（見說明書要求）三、課程設計的基本要求及進度安排機械原理課程設計是對牛頭刨床導桿機構進行運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據給定機器的工作要求，在此基礎上對機構進行運動設計?；疽螅?了解簡單機械傳動系統運動設計及方案設計基本原理。 熟悉平面機構的結構分析、運動分析、動態(tài)靜力分析的基本知識。 熟練掌握常用機構的分析與設計的基本知識和技能。2導桿機構的基本尺寸確定 圖2-1 機構運動簡圖本組選擇第二組數據表2.1 設計數據方案號123456導桿機構運動分析轉速n2505255485653機架Lo2o44303604103804

5、00420工作行程H400330310310320340行程速比系數K1.41.441.371.461.301.26連桿LCB與導桿LO4B之比0.360.330.250.250.300.35導桿機構動態(tài)靜力分析工作阻力F（N）380040004000450050004200導桿質量m4(kg)222028202524滑塊質量m6（kg）808070707572導桿的轉動慣量J4（kg.m2）1.21.21.11.11.231.30=180°=32.4 (2-1) LAO2=360×sin=100.4 (2-2)= (2-3) LBO4=591.6 LCB=195.2 3

6、導桿機構的運動分析3.1 速度分析 取曲柄位置“1'”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA3=VA2，其大小等于w2·lO2A，方向垂直于O2A線，指向與w2一致。w2=2n2/60 rad/s=2×3.14×5260=5.44rad/sVA3=VA2=w2·lO2A=5.44×100.4/1000m/s=0.546m/s（O2A）lO4A=0.457m曲柄位置“3”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“3”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“1”。取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢

7、量方程，得 V =V + V大小 ? ?方向 O4A O2A O4BA點的速度分析圖：µv=0.004(m/s)/mm，圖3-1 A點的速度分析則由圖3-1知， V=·v=0.53m/s V=a3a4·v=0.12m/s w4=Vl=1.16rad/s VB=w4×l=0.686 m/s點的速度分析：µv=0.04(m/s)/mm，取5構件為研究對象，列速度矢量方程，得 V = V + V大小 ? ?方向 沿導軌 O4B CB其速度多邊形如圖3-2所示，圖3-2 C點的速度分析有 V= Lpc ·v=0.687 m/s V= Lcb&

8、#183;v=0.042m/s w5=VLcb =0.215rad/s3.2 加速度分析取曲柄位置“1'”進行加速度分析,分析過程同曲柄位置“3”.取曲柄構件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得 aA4= a A4n + a A4 = a A3n + a A4A3k + a A4A3大小 wl ? wl 2w4VA4A3 ?方向 BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿導路）取加速度極為P,加速度比例尺=0.016（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖3-3 A點的加速度分析 a A4= p·a =0.374m/s = a A4l =0.818rad/s

9、用加速度影象法求得 a B5 = a B4 = a A4 ×l/l=2.95m/s 取5構件的研究對象，列加速度矢量方程，得 aC5= + + aC5B5n + aC5B5大小 ? ? 方 xx O4B CB BC取加速度極點為P,加速度比例尺a=0.008（m/s）/mm,其加速度多邊形如圖3-4、圖3-4 C點的加速度分析 故 aC5 = p´C·a =0.5m/s24導桿機構的動態(tài)靜力分析4.1 運動副反作用力分析 取“4”點為研究對象，分離5、6構件進行運動靜力，力分析圖如下：圖4-1 5、6構件的靜力分析然后可以列出等式如： 又F=G+F+F+F+F=0

10、，作力多邊圖，µN=40N/mm。 圖4-2 力多邊圖 F=4046N，F=579.6N 分離3,4構件進行運動靜力分析，畫出桿組力體圖 圖4-3 桿組力體圖 已知： F=-F=4046N，G=200NM=-JS4·=-1.2×0.818N·m= -0.982N·m對O4點取矩得：MA=FlFl-FlGl=0（以上各距離都為A點到該力所在直線的垂直距離）F=5207.75又 F=F+F+F+G+F+F=0,作力的多邊形（見圖4-4），µN=40N/mm。圖4-4 力的多邊形圖 4.2 曲柄平衡力矩分析取構件2做受力分析 圖4-5 構件

11、2受力分析圖 F=F=5207.75N對O2點取距，得平衡力矩為：M=502.1N/m總 結歷時一周，從論文選題到搜集資料，從開題報告、寫初稿到反復修改，期間經歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。通過本次課程設計，對構件的速度加速的分析有了更深的理解，并能靈活運用。很好的鞏固了所學運動學知識。在力結構分析中拆分桿組，對各個構件桿組進行受力分析并利用繪圖法求解約束力。同時熟練了繪圖的注意事項，對所學的知識有了一個較系統認識，學有所用。達到了本次設計的要求，能把機械原理課程設計的各章理論和方法

12、融會貫通起來，進一步鞏固和加深了所學的理論知識；培養(yǎng)了獨立解決有關本課程實際問題的能力，對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個較完整的概念，具備計算、制圖和使用技術資料的能力。 經過為期5天的課程設計,我有了很多收獲。首先，我在這次課程設計中,進一步鞏固了所學的機械原理知識 ,對運動分析和受力分析有了進一步的了解,，通過這一次的課程設計，我進一步鞏固和加深了所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力。對平面連桿機構有了更加深刻的理解，為后續(xù)課程的學習奠定了堅實的基礎。而且，這次課程設計過程中，與同學激烈討論，團結合作，最終完美的實現了預期的目的，大家都受益匪淺，也對這次經歷難以忘懷。 其次通過這次課程設計，對牛頭刨床的工作原理及內部各傳動機構及機構選型、運動方案的確定以及對導桿機構運動分析有了初步詳細精確的了解，這都將為我以后參加工作實踐有了很大的幫助。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學習興趣。 還有,我們在這次課程設計中,用到了電腦知識,對于對于使用電腦繪制工程圖有了初步的了解，對于以后的電腦繪圖和文件編輯有了基本的認識。 我在這次設計中感到了合作的力量，增強了自己的團隊精神。這將使我