牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析--机械原理课程设计.doc

青岛理工大学琴岛学院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103学 号：20100201104学 生：丁欢鹏指导老师：崔晓玉 青岛理工大学琴岛学院教务处 2012年 12月 11日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丁欢鹏学号20100201104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 要牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，本次课程设计的主要内容是牛头刨床导杆机构的运动分析和动态静力的分析以及不同设计方案的比较。全班同学在分为三个小组后每人选择一个相互不同的位置，独立绘制运动简图，进行速度、加速度以及机构受力分析，绘制相关运动曲线图，最后将上述各项内容绘制在一张0号图纸上，并完成课程设计说明书。本次机械原理课程设计的主要特点是具有较高的工作独立性内容联系性，和能够通过此次课程设计将相关课程中的相关知识融会贯通，进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关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比较完整的概念。9 目 录青岛理工大学琴岛学院I课程设计说明书I摘 要III1设计任务12导杆机构的基本尺寸确定23 导杆机构的运动分析33.1 速度分析:33.2 加速度分析44导杆机构的动态静力分析64.1 运动副反作用力分析64.2 曲柄平衡力矩分析6总 结8参考文献9 机械原理课程设计 说明书1设计任务（1） 小组成员按设计任务书要求想三个方案、小组讨论确定所选最优设计方案;（2） 确定杆件尺寸;（3） 绘制机构运动简图；（4） 对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度。列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线；速度与原动转角曲线;（5） 对机械运动的受力分析;（6） 要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸。2导杆机构的基本尺寸确定见表1-1设计内容导 杆 机 构 的 运 动 分 析符号n2l0204l02Al04BlBCK单位r/minmm方案5541099.26400.25 l04B1.37设计内容导 杆 机 构 的 运 动 分 析符号G4G6FJS4单位Nkgm2方案27468640001.1表1-1小组分布图3 导杆机构的运动分析3.1 速度分析:由于构件2和构件3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，大小等于2 lO2A, 方向垂直于O2 A线，指向与2一致。2=2n2/60 计算得： 2=5.76rad/sA2=2lO2A 计算得： A3=A2=5.760.099m/s=0.572m/s （O2A）（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： A4=A3+A4A3 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm ，手绘作速度多边形。由图得： A4=0.271m/s (O4A)而 B5=42 lO4B=0.238 m/s（2）取5构件作为研究对象，列速度矢量方程。得： C = B + CB 大小： ? ?方向： 水平 O4B BC取速度极点P，速度比例尺v=0.025(m/s)/mm ，作速度多边形如图。由图得： C=0.43m/s (水平向右)CB=0.14m/s4=A4/ lO4A=0.71 rad/s3.2 加速度分析因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n = aA3n其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。aA2n =22lO2A 已知： 2=5.76rad/s计算得： aA3n = aA2n =5.7620.0992m/s2=3.29m/s2、aA4n =42lO4A=0.045 m/s2aA4A3k =24A4A3=0.66 m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程。得：aA4 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k + aA4A3r 大小: ? 42lO4A ? 24A4A3 ? 方向: ? AO4 O4B AO2 O4B（向右） O4B取加速度极点P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm ，手绘作加速度多边形。由图知：、aA4=2.2 m/s2 = aA4/ lO4A=4.89rad/ s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。得：ac5 = aBn + aB + acBn + a cB 大小： ? ?方向： 水平 BA O4B CB BCaBn=42 lO4B=0.321 aB=lO4B=3.13 m/s2acBn=CB2/ lCB=0.5 m/s2取加速度极点P,加速度比例尺a=0.04（m/s2）/mm ，作加速度多边形如图所示。得： ac5 =3.54m/s2 (方向水平向右)4导杆机构的动态静力分析4.1 运动副反作用力分析取“6”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析。FI6= G6/gac 已知： F =4000NG6=686Nac=ac5=3.54m/s2,计算得： FI6 =247.8NF=P+G6+FI6+FR16+FR45=0 取极点P”，比例尺N=30N/mm，作力多边形如图。由图得：FR45 =4275NFR16 =690N4.2 曲柄平衡力矩分析（1）分离3、4构件进行运动静力分析，对O4点取矩得：M O4=FR45h45+FR34h34+GhG+FI4hI4+M=0 已知： FR54=-FR45=4275N h54=0.06mG4=274.4NhI4=0.0866mJ=1.1kgm 2所以： FI4=-mas4=62.16N =4.84 rad/ s2M= J=5.324 Nm计算得：FR34=5787.2N又：F=FR54+FR32+FI4+G4+F14=0 取极点P”，比例尺N=30N/mm，作力多边形。得 FR4=1960N（2）对曲柄2进行运动静力分析得： FR34 =5787.2N Mb=277.8Nm总 结通过本次课程设计，对于机械运动学与动力学的分析与设计有了一个比较完整的概念，同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。此外，通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途，这为以后的学习指明了方向，让我在以后的学习中更加思路清晰，明确重点，从而向更好的方向努力。同时在设计的整个过程中叶发现了自己的很多的缺点，眼高手低，细节问题注意程度不够，在处理关键的数据时往往要重复的计算好几遍，漏掉一个小数点就会导致数据偏差很大。 在课程设计中，我也学会了团队合作的精神，在遇到不一致的问题时，通过不断的讨论，和老师的指导，最终达成统一的答案。