牛头刨床方案 课程设计 3和.doc

机 械 原 理课程设计计算说明书 设计题目 牛头刨床中连杆机构运动分析及动态静分析学院(部) 机 械 工 程 学 院 专业班级 机 械 0 5 - 3 班 学生姓名 杨 百一 学 号 16 号 指导教师(签字) 7 月 16 日至 7 月 20 日 共 1周2007年7月19日牛头刨床中导杆机构的运动分析及动态静力分析机械05-3班 刘磊 8号第一章 机械原理课程设计的目的和任务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学生第一次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。起目的在于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，具备计算，和使用科技资料的能力。在次基础上，初步掌握电算程序的编制，并能使用电子计算机来解决工程技术问题。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。第二章、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。第三章、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。第四章 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n2L0204L02AL04BLBCL04S4XS6YS6G4G6PYPJS4单位r/minmmNmmkgm2方案603801105400.25L04B0.5L04B240502007007000801.164350905800.3L04B0.5L04B200502208009000801.2724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.2第五章 选择设计方案1机构运动简图图2、选择表中方案。第六章 机构运动分析1、曲柄位置“3”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“3”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.28rad/sA3=A2=2lO2A=6.280.11m/s=0.69m/s（O2A）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 ,作速度多边形如图1-2 图1-2则由图1-2知， A4=v=560.01m/s=0.56 m/s A4A3=v=410.01m/s=0.41 m/s用速度影响法求得，B5=B4=A4O4B/ O4A=0.56540/463 m/s=0.65m/s又 4=A4/ lO4A=0.56/0.463 rad/s=1.21 rad/s（顺）取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BC取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。则由图1-2知， C5= v=660.01m/s=0.66m/s C5B5=v=120.01m/s=0.12m/s CB=C5B5/lCB=0.12/0.135 rad/s=0.89 rad/s2.加速度分析：取曲柄位置“3”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.28rad/s, =22LO2A=6.2820.11 m/s2=4.34m/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 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3v大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿导路）取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.04（m/s2）/mm,作加速度多边形如图1-3所示.图3则由图1-3知, aA4=a4a4a=410.04m/s=1.64m/s2,4= aA4/ LO4A=3.41 rad/s2aA4 =Pa4a =43.50.04 m/s2 =1.74 m/s2用加速度影象法求得aB5 = aB4 =1.74540/463 m/s2 =2.03 m/s2又ac5B5n=CB2lCB=0.8920.135 ms2=0.107 ms2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BC其加速度多边形如图13所示,有aC5B5= C5C5a = 14.50.04 m/s2 = 0.58 m/s2ac5 =p c5a = 520.04 m/s2= 2.08 m/s25/ = a C5B5/CB = 0.580.135 rad/s2=4.30 rad/s22、曲柄位置“9/”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“9/”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“3”。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，作速度多边形如图1-4。 图4则由图1-4知，A4=pa4v=0 A4A3=a3a4v=690.01m/s=0.69 m/sB5=B4=A4O4B/ O4A=0又 4=A4/ lO4A=0取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BC其速度多边形如图1-4所示，有 C5= v=0 C5B5=v=0 CB=C5B5lCB=0取曲柄位置“8/”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“”.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= a A4n+ a A4= a A3n + a A4A3k + a A4A3大小 ? 0 ? 0 ?方向 ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿导路）取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.04（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5图1-5则由图15知， a A4= a4a4a =108.50.04 m/s2 =4.34m/s24= a A4lO4A = 4.340.416 rads2 =10.43 rads2a A4 = pa4a = 108.50.04 m/s2 =4.34 m/s2用加速度影象法求得a B5 = a B4 = a A4 lO4B/lO4A= 4.34 540/416 m/s2 =5.63 m/s2 又 a C5B5n =52lCB=0取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5大小 ? 0 ?方向 xx CB BC其加速度多边形如图15所示，有aC5B5= C5C5a = 410.04 m/s2 =1.64 m/s25 = a C5B5/lCB = 1.64/0.135 rads2 =12.15 rads2aC5 = pC5a = 1450.04 m/s2 =5.8 m/s2第七章机构运态静力分析取“2”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16所示，=0.25m/mm。图16已知P=-7000N，G6=700N，又ac=ac5=3.64m/s2,那么我们可以计算FS6=- G6/gac =-700/103.64=-254.8N 又F=P+G6+FS6+Fp45+FR16=0，作为多边行如图1-7所示，N=50N/mm。图1-7由图1-7力多边形可得： Fp45=-aFp45N=-14650N=-7300N FR16= FS6 FR16N=21.550N=1075N在图1-7中，对c点取距，有 MC=PyP-G6XS6+ FR16x+FS6yS6=0代入数据得x=6.89m 分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示， L=0.25m/mm。 已知： FP45=FR45=7300N，G4=200NaS4=aA4 lO4S4/lO4A=2.76270/416m/s2=1.79 m/s2 , S4=6.54rad/s2 由此可得： FS4=-G4/gaS4 =-200/101.79N=-35.8N MS4=-JS4S4=-1.16.54 Nm= -7.194Nm 在图1-8中，对A点取矩得： MA=-FR54cos17。lAB+MS4-FS4ls4A-G4cos14。lS4A+FO4O4S4=0 图1-8代入数据， 得FO4=3277N 由h1=MS/FS4=7.194/ FS4代入数据，又由h1=MS/FS4=7.194/ FS4代入数据， FS4=FS4lo4s4+ h1/lo4s4=35.80.27+ h1/0.27得h1=133.7mm FS4=53.8N又 F=FR45+FR32+FS4+G4+FO4n+FO4=0,作力的多边形如图1-9所示，N=50N/mm。 图1-9由图1-9可得： FR23=FO4FR32N=7050N=3500N FO4n=aFO4nN=4450N=2200N 对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-10所示，L=0.002m/mm。 由图1-10可知，h2=54mm,则，对曲柄列平行方程有，MO2=M2-FR23h2=0 即M-35005410-3=0， 即M=189 NM 图1-10第八章 求刨头的位移，速度和加速度曲线位移与时间，速度与时间，加速度与时间曲线。 图1-11由以上三条曲线，位移与时间，速