机械课程设计牛头刨床说明书.docx

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机械课程设计牛头刨床说明书

课程设计说明书

课题名称：

机械原理课程设计

学院：

机电工程系

专业班级：

机械设计制造及其自动化

学号：

学生：

指导老师

《机械原理课程设计》评阅书

题目

牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析

学生姓名

宋文超

学号

20110271023

指导教师评语及成绩

指导教师签名：

年月日

答辩评语及成绩

答辩教师签名：

年月日

教研室意见

总成绩：

室主任签名：

年月日

摘要

选取方案一，利用图解法对6点状态时牛头刨床导杆机构进行运动分析、动态静力分析，并汇总本方案所得各位置点的速度、加速度、机构受力数据绘制

曲线图。

进行方案比较，确定最佳方案。

将一个班级分为3组，每组12人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作：

课程设计内容：

牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析；

（1）绘制机构运动简图（两个位置）；

（2）速度分析、加速度分析；

（3）机构受力分析（求平衡力矩

）；

（4）绘制运动线图

。

（上述四项作在一张0号图纸上

目录

青岛理工大学琴岛学院1

课程设计说明书1

摘要3

1设计任务5

2导杆机构的运动分析6

3导杆机构的动态静力分析9

5总结12

6参考文献13

1设计任务

一、课程设计的性质、目的和任务

1．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教学环节。

其意义和目的在于：

以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和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，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。

2．课程设计的任务：

机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。

动态静力分析，并根据给定的机器的工作要求，在次基础上设计；或对各个机构进行运动设计。

要求根据设计任务，绘制必要的图纸，编制计算程序和编写说明书等。

二、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。

图解法几何概念比较清晰、直观；解析法精度较高。

三、机械原理课程设计的基本要求

1．作机构的运动简图，再作机构两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程；

2．作机构两位置之一的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图；

3．用描点法作机构的位移，速度，加速度与时间的曲线。

四、机械原理课程设计的已知条件

设计数据：

设计

内容

导杆机构的运动分析

导杆机构的动态静力分析

符号

n2

L0204

L02A

L04B

LBC

L04S4

XS6

YS6

G4

G6

P

YP

JS4

单位

r/min

mm

N

mm

kgm2

方

案

Ι

64

350

90

580

0.3

0.5

200

50

220

800

9000

80

1.1

图1-1方案一，六点所示位置机构简图。

2导杆机构的运动分析

2.1速度分析

取曲柄位置位置6速度分析。

取曲柄位置“1'”进行速度分析。

因构件2和3在A处的转动副相连，故VA3=VA2，，其大小等于w2·lO2A，方向垂直于O2A线，指向与w2一致。

w2=2πn2/60rad/s=5.02rad/s

VA3=VA2=w2·lO2A=7.536×0.11m/s=0.54m/s（⊥O2A）

lO4A=0.243m

曲柄位置“6”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）

取曲柄位置“6”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。

取构件3和4的重合点A进行速度分析。

列速度矢量方程，得

VA4=VA3+VA4A3

大小?

√?

方向⊥O4A⊥O2A∥O4B

A点的速度分析图：

µv=0.05（m/s）/mm，

图2A点的速度分析

则由图1-4知，

VA4=

·μv=0.54m/s

VA4A3=a3a4·μv=36×0.02m/s=0.14m/s

w4=VA4∕lO4A=1.071rad/s

Ｃ点的速度分析：

µv=0.05（m/s）/mm，

取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得

VC=VB+VCB

其速度多边形如图3所示，

图3C点的速度分析

有VC=

·μv=0.525m/s

VCB=Lcb·μv=0.045m/s

w5=VCB∕Lcb=0.335rad/s

2.2加速度分析

取曲柄位置“1'”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“6”.取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得

aA4=aA4n+aA4τ=aA3n+aA4A3k+aA4A3γ

大小w42lO4A?

w22lO2A2w4VA4A3?

方向B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向左）∥O4B（沿导路）

取加速度极

为P＇,加速度比例尺

=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图

图4A点的加速度分析

aA4τ=p·μa=1.118m/s2

=aA4τ∕lO4A=0.75rad/s2

用加速度影象法求得

aB5=aB4=aA4×lO4B/lO4A=0,733m/s2

取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得

aC5=

+

+aC5B5n+aC5B5τ

大小?

√√√?

方向∥xx√⊥O4BC→B⊥BC

取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,其加速度多边形如图1─5

图5C点的加速度分析

故aC5=p´C5″·μa=0.42m/s2

3导杆机构的动态静力分析

3.1运动副反作用力分析

取“1'”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图6所示。

图65、6构件的静力分析

已知G6=700N，又ac=ac5=0.42m/s2,那么我们可以计算

FI6=-G6/g×ac=-70×1.624=29.4N

又ΣF=P+G6+FI6+F5c=0，作为多边行如图7所示，µN=30N/mm。

图75、6构件的静力分析力的矢量图

由图7力多边形可得：

F5c=4560N

分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图8所示

图83,4构件运动静力分析

已知：

F45=-F5c=4560N，G4=200N

由此可得：

Mis=-JS4·α4=-1.1×0.75N·m=-0.825N·m

在图1-8中，对A点取矩得：

ΣMA=1.2*2.61+220*2.61*0.292/9.8+220*sin6.553*0.29+9104.77*cos1.96*0.29-F3At=0

代入数据，得F3At=4960N

又ΣF=F45+F3At+FIs+G4+Fo4n+Fo4τ=0,作力的多边形如图9所示，µN=30N/mm。

图93,4构件运动静力分析力的矢量图

3.2曲柄平衡力矩分析

对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图10所示，

图10曲柄2进行运动静力分析

M=FR32×0.09=517.8N·m

5总结

通过本次课程设计，对构件的速度加速的分析有了更深的理解，并能灵活运用。

很好的巩固了所学运动学知识。

在力结构分析中拆分杆组，对各个构件杆组进行受力分析并利用绘图法求解约束力。

同时熟练了绘图的注意事项，对所学的知识有了一个较系统认识，学有所用。

达到了本次设计的要求，能把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深了所学的理论知识；培养了独立解决有关本课程实际问题的能力，对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。

6参考文献

（1）《机械原理》第七版，孙桓主编，高等教育出版社；