机械毕业设计83牛头刨床课程设计

机 械 原 理 课程设计 计算说明书 设计题目 牛 头 刨 床 设 计 学院 (部 ) 机 械 工 程 学 院 专业班级 机 械 05 1 班 学生姓名 程 阳 锐 学 号 2 5 指导教师 (签字 ) 张 艳 7 月 16 日 至 7 月 22 日 共 1 周 2007 年 7 月 19 日 1 牛头刨床中导杆机构的运动分析及动态静力分析 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 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4 单位 r/min mm N mm kgm2 方 案 60 380 110 540 0.25 L04B 0.5 L04B 240 50 200 700 7000 80 1.1 64 350 90 580 0.3 L04B 0.5 L04B 200 50 220 800 9000 80 1.2 72 430 110 810 0.36 L04B 0.5 L04B 180 40 220 620 8000 100 1.2 2 第 五 章 选择 设计方案 1机构运动简图 ACBx x0 4O 2图 2、 选择表中方案。 3 第 六 章 机构 运动分析 1、 曲柄位置“ 1” 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“ 1”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/s A3=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 a 3P图 1-2 则由图 1-2知， A3= 4Pa v=690.01m/s=0.69 m/s A4A3=0 m/s 用速度影响法求得 ， 4 B5=B4=0 m/s 又 4=A4/ lO4A=0 rad/s 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= 5Pc v=0m/s C5B5=0m/s CB=0 rad/s 2.加速度分析： 取曲柄位置“ 1”进行加速度分析。因构件 2 和 3 在 A 点 处的转动副相连， 故 anA2=anA3,其大小等于 22lO2A,方向由 A 指向 O2。 2=6.28rad/s, anA3=anA2=22L O2A=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 =anA4+ aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小 : ? 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向 ： ? BA O4B AO 2 O4B（向左） O4B（沿导路） 取加速度极点为 P ,加速度比例尺 a=0.1（ m/s2） /mm, 作加速度多边形如图 1-3所示 . Pa 3bc图 3 5 则由图 1-3知 , aA4 =Pa4a =4.3m/s2 用加速度影象法求得 aB5 = aB4 =6.38 m/s2 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 C B BC 其加速度多边形如图 1 3 所示 ,有 ac5 =p c5a =0.58 m/s2 2、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 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。 Pcba 2a 3图 4 6 则由图 1-4知， A4=pa4v=610.01=0.61 m/s A4A3=a3a4v=340.01m/s=0.34 m/s B5=B4=A4O4B/ O4A=0.81 m/s 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= 5Pc v=790.01=0.79 m/s 取曲柄位置“ 6”进行加速度分析 ,分析过程同曲柄位置“ 3” .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 ? 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向 ? B A O4B A O2 O4B（向右 ） O4B（沿导路） 取加速度极点为 P ,加速度比例尺 a=0.05（ m/s2） /mm,作加速度多边形 图 1-5 7 111 0 : 1a 4 a 4 ka 3 c 6 bc 5 图 1-5 则由图 1 5知， a A4= a4a4a =240.05 m/s2 =1.2m/s2 4= a A4lO4A = 210.05 m/s2=1.05 m/s2 a A4 = pa4a = 330 .05 m/s2 =1.65 m/s2 用加速度影象法求得 a B5 = a B4 = a A4 lO4B/lO4A=0.125 m/s2 取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，得 aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5 大小 ? ? 方向 xx C B BC 其加速度多边形如图 1 5所示，有 aC5B5= C5C5a =230.05 m/s2 =1.15 m/s2 aC5 = pC5a =410.05m/s2 =2.05 m/s2 8 第 七 章 机构运态静力分析 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 1 6所示 。 F I 6S 6G 6F r 45图 1 6 已知 G6=700N， 又 ac=ac5=0.58m/s2,那么我们可以计算 FS6=- G6/gac =-700/100.58=-40.6N 又 F=P+G6+FS6+Fp45+FR16=0， 作为多边行如图 1-7所示， N=10N/mm。 r 45F r G6G 6F I 6图 1-7 9 由图 1-7力多边形可得： FR45=-aFR45 N=-4010N=-400N FR16= FS6 FR16 N=4.0610N=40.6N 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， 已知 ： FR54=-FR45=400N， G4=200N 由此可得： FS4=-G4/ga S4 =204.3=86N MS4=-JS4S4=-1.14.3/0.3637 Nm= -11.N8m 在图 1-8 中，对 A 点取矩得： MA=FR54cos8。 lAB+MS4-FS4cos60。 ls4A-G4sin13。 l S4A+FO4O 4A=0 F r 54F r 23F I 4G 4Fr 14Fr 14图 1-8 代入数据， 得 FO4=-170.6N 10 又 F=FR54+FR32+FS4+G4+FO4n+FO4=0,作力的多边形如图 1-9 所示，N=10N/mm。 F r 23G 4F I 4Fr 14Fr 14F r 54图 1-9 由图 1-9可得： FR23=FO4FR32 N=66.9710N=669.7N FO4n=aFO4n N=4.910N=49N 对曲柄 2进行运动静力分析，作组力体图如图 1-10所示 ， L=10N/m。 F r 12Fr 32图 1-10 Fr32=669.7N 11 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。 a,位移图线 b,速度图线 位移图线0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14tSc 系列1速度图线0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13tVc 系列1 12 图 1-11 由以上三条曲线，位移与时间，速度与施加，加速度与时间曲线，可以看出牛头刨床的运行过程， c点的运动情况。 第九章 参考文献 1、机械原理 /孙恒，陈作模主编 六版 北京