机械原理设计说明书.doc

机械原理课程设计 说明书摘 要本次设计是对牛头刨床的参数的计算，主要对牛头刨床的核心构件进行分析，主要由曲柄、摇杆、滑块、导轨组成。首先应对曲柄滑块进行运动分析，加速度分析，力分析，然后根据分析结果去分析刨头的运动分析，加速度分析，力分析。根据分析结果去分析牛头刨床的运动性能、动力性能、经济适用性等等。（要求图解法需要在A0纸上作图，数据繁琐，作图有误差，难免所分析的运动性能、动力性能、经济适用性不准确）本次设计还需要团队的合作，十三个人一组，通过分组，具体分工，计算出每个人所得的点，也就是某一瞬时的运动分析，加速度分析，力分析，然后由组长统计所得总数据绘制出位移、速度、加速度、平衡力矩曲线图，然后和其他组进行比较方案的优越性。111设计任务一、课程设计的性质、目的和任务 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。二、课程设计教学的内容和要求将一个班级分为 3 组，每组13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（两个位置）；（3）机构受力分析（两个位置求平衡力矩）；（4）绘制运动线图。（上述四项作在一张0号图纸上） 方案比较选择重要评价指标，将备选方案性能数据填入附表1，利用附表2所列评价指标计算公式将计算结果填入附表3。在附表3中以方案1为基准方案,(ACR)jk 为比较评定因素，其值为各方案的(AF)jk之比（最小的为最佳方案）。 要求：独立完成以下文件： 0号图纸一张（运动分析、动态静力分析、运动循环图）；（手工或电脑绘图）（1）符合一般制图要求（标题栏见附图）；（2）仔细填写参数表；（3）图面清洁，线条均匀； 设计说明书一份。（打印，要求字迹工整）设计说明书包含内容：（1）设计题目（包括设计条件、要求和全部原始数据）；（2）设计方法及原理；（3）设计所需数学模型、数学公式以及计算过程；（4）方案比较与评价；（5）主要参考资料目录；（6）主要收获与建议。三、课程设计的基本要求及进度安排机械原理课程设计是对机械的主体机构进行运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上对机构进行运动设计。 基本要求： 了解简单机械传动系统运动设计及方案设计基本原理。 熟悉平面机构的结构分析、运动分析、动态静力分析的基本知识。 熟练掌握常用机构的分析与设计的基本知识和技能。 时间安排：1周时间安排内 容时间（天）1讲课布置任务，机构方案的确定1天2机构几何尺寸综合，运动轨迹设计，运动分析2天3机构的动力分析，编写计算说明书1天4答辩1天合 计1周2 导杆机构的运动分析2.1 速度分析（1） 选取速度比例尺=0.005(m/s)/mm（2） 列出B杆A点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件3 、4上瞬时重合点（，）的方程，未知数为两个，其速度方程：V+ V 方向：丄AO 丄BB 大小：l？ ？ = = 6.28 rad/s V=l = 0.69 m/s式中VB点速度（m/s） 方向丄AO V= p = 0.502 m/sV = V + V 方向：x CB 大小：？ ? = = 1.72rad/s V= = 0.927m/s V= = 0.91m/s V= = 0.19m/s （3） 列出末位置B杆A点的速度矢量方程 先列出构件3 、4上瞬时重合点（，）的方程，未知数为两个，其速度方程：V+ V 方向：丄AO 丄BB 大小：l0 ？ V= l = 0.69 m/sV = V+ V丄B 方向：x CB 大小：0 0 0 V=0 m/s2.2 加速度分析（1） 选取加速度比例尺=0.025（m/）/mm（2） 列出点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度牵连加速度相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度哥氏加速度要求点加速度，得先求出点加速度，要求出B点的加速度，则需要求出A点的加速度，再根据A点的加速度作图求出： = + + + 方向：A A 大小： ? 2 ? = = 4.34 m/ = = 0.862 = 2 = 1.648 = = 4.625 = = 15.82 = + + + 方向： x B BC CB 大小： ？ ? = =1.59 = =8.54 = =0.267=8.925（3） 列出末位置点加速度矢量方程式： = + + 方向： x B 大小： 0 ？ ？ = = 4.34 m/ = + 方向： x BC 大小： ? ? = =6.44 = =11.92 =3.2184 =6.33导杆机构的动态静力分析3.1 运动副反作用力分析在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，首先说明刨头的力的分析过程：首先说明刨头的力的分析过程：对于刨头可以列出以下力的平衡方程式：F=0 + + + = 0 方向： y轴 与a6反向 BC y轴 大小： 800 ? ? = = 637.245N = 635N对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式：M=0: + +=0 =-1311N = (+m) =11.72 NmF=0: + + + + =0方向：BC y O4B ？大小：635N 88.638N 200N 1311N ？ =560N=88.638N对于末位置刨头可以列出以下力的平衡方程式：F=0 + + + = 0 方向： y轴 与a6反向 BC y轴 大小： 800 ? ? =450N =650N对于末位置摇杆滑块机构可以列出平衡方程式：M=0: + +=0 =821NF=0: + + + + =0 方向： BC y O4B ？ 大小： 450N 65.7N 200N 821N ?=240N3.2 曲柄平衡力矩分析 平衡力矩 =50.8Nm 末位置平衡力矩 由于沿杆的方向，平衡力矩为04 方案比较序号（同附表2）方案1方案2方案311.35611.320.771.61.1723.5512.730.769.12.563260.71360.81.38618.72.3740.023510.02301.020.02270.96588781141741.60155781.7562675155102.0614660.5470.16710.2700.480.3331.99附表1：机构性能比较表指标数据项目方案1方案2方案3备注功能质量0.7620.791.245工作段刨头最大速度0.5620.5980.78工作段刨头平均速度3.94.429.78工作段刨头最大加速度28.6411.4311.4工作段刨头加速度最大变化率260.5360.82618.7工作段刨头的最大惯性力88881417415578机架对曲柄的最大反力267555107630机架对导杆的最大反力0/850/870/88.2最小传动角构件3、4/构件5、6851.41066.51466最大平衡力矩经济适用性能最大运动轮廓尺寸315530270298419796长宽机构复杂程度676767构件数运动副数附表2：机构评价指标序号指标类型指标名称指标值 1运动性能工作段刨头接近等速运动的程度2工作段刨头加速度曲线平均斜率3动力性能刨头最大惯性力4两组最小传动角平均值的倒数5最大机架反力6最大平衡力矩7经济适用性最大运动轮廓尺寸长宽8机构复杂程度构件数运动副数附表2中部分符号含义如下：、：切削工作段刨头加速度曲线的最大、最小斜率；、：分别与和相对应的曲柄转角；：一级四杆机构的最小传动角；：二级四杆机构最小传动角。总 结本次设计经过三天多的时间，十三个人共同努力，分析牛头刨床的运动性能、动力性能、经济适用性其优越性，并绘制出位移、速度、加速度、平衡力矩的走势图、任务很繁重。通过这次设计我了解了什么事机械课程设计，这是我们读大学第一次课程设计，以前并不清楚课程设计的内容和流程，通过本次设计我明白了设计的重要性以及为以后的毕业设计和工作的设计打好基础，其意义重大。本次课程设计的特点主要是根据所学的知识来分析任务书所给牛头刨床参数的运动性能、动力性能、经济适用性，并且绘制出机构运动简图，位移、速度、加速度、平衡力矩走势图。平时所学的知识是否掌握是否熟练都在本次设计得到验证。我们通过分组每个人得到不同的点，然后算出每个点的速度、加速度、反力、平衡力偶矩，反映给组长，组长综合绘制出总体的走势图，分析性能。这种分组能简化任务的复杂度，并且每个人都得到锻炼得到体会，为以后打好基础。由于本次设计是第一次设计，并没有什么创新，但是第一次设计能取得这样的效果已经很不错，相信以后的设计会比本次设计更具有创新更具有优越性。通过组长的数据分析，我们的方案比其他组的方案性能相对优越，工作段刨头的最大惯性力，机架对曲柄的最大反力，机架对导杆的最大反力，最小传动角构件3、4/构件5、6，最大平衡力矩相对较小，比较经济，比较适用。本次设计中存在很多问题，比如说对知识的掌握程度，由于不熟练需要参考课本，浪费很多时间，绘制图的时候，由于很长时间没有手工绘图了，绘图很慢，还有很多问题等等。根据本次设计反映出的问题，以后要加强对课本知识的掌握，还要经常手工绘图，虽然我们经常用电脑绘图工具作图，但手工绘图也非常重要。其中最重要的问题是在计算数据时科氏加速度的方向判断，由于加速度所列的方程式不一样科氏加速度方向也不一样，经过我们组的激烈的讨论，把理论力学都搬出来了，终于弄清楚了，科氏加速度氏由于牵连运动作转动形成的，动点在某瞬时的绝对加速度等于该瞬时它的牵连加速度、相对加速度与科氏加速度的矢量和。科氏加速