牛头刨床课程设计4和10点.doc

1 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 机械原理课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的理论知识 培养学生 独立解决机械设计中的实际问题的能力 使学生对于机构的综合以及运动学和动力学 分析有一个较完整的概念 并进一步提高学生的计算 绘图和计算机辅助设计的能力 2 课程设计的任务 1 导杆机构运动分析 作机构运动分析简图 并作机构两位置的速度 加速度多边形图以及刨头的运动曲线 2 导杆机构的动态机构分析 按给定的位置 求各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩 第二章 机械原理课程设计的方法 我们这次课程设计用了两种设计的方法 1 图解法 根据 机械原理 课程设计指导书 中的题目和数据 按指导教师指定的题号 查出有关参数设计出牛头刨床的各杆尺寸 在 1 号图 纸中心偏上一些按指导教师指定的三个位置按比例画机构位置图 包括左右极限位置 并将给定的三个位置中的一个一般位置画成机构简图 在同组同学中收集数据在 1 号图纸左上侧绘制刀头位移曲线图 用图解法进行机构的运动分析 在上述 1 号图纸左下侧作速度和加速度多边形 在同组同学中收集数据作刀头的速度和加速度曲线图 用图解法进行机构的动态静力分析 在 1 号图纸右侧画示力体和力多边形 绘 制平衡力矩曲线 特殊位置不作 2 解析法 指导教师讲授用解析法上机进行设计的有关内容 如 1 齿轮设计 凸轮设计 杆机构设计 运动分析 动态静力分析等 按要求编程上机 完善用解析法进行的齿 轮机构 凸轮机构 杆机构设计 运动分析 动态静力分析程序的编写 并用此结果 2 与图解法的结果进行比较 分析误差 进行修正 为达到简便易懂的去学习课程设计 我们主要使用图解法去解决问题 通过这次 设计 我们了解了图解法 并能利用图解法去解决问题 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静力分析 符号n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4 单位r minmmNmm Kg m2 603801105400 25lo4B0 5lo4B240502007007000801 1 64350905800 31lo4B0 51lo4B200502208009000801 2 方 案 724301108100 36lo4Blo4B1804022062080001001 2 0 05H0 05H H P S 图图 1 切削阻力曲线切削阻力曲线 3 第五章 选择设计方案 1 作机构的运动简图 图 2 机构运动简图 4 2 选择设计方案 设计内容导杆机构的运动分析导杆机构的静力分析 符号 n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4 单位 r minmmNmmKg m2 方案 6435090 580 0 3lo4 B 0 5lo4 B 200502208009000801 2 方案特点 1 结构简单 制造方便 能承受较大的载荷 2 具有急回作用 可满足任意行程速比系数 K 的要求 3 滑块行程可以根据杆长任意调整 4 机构传动角恒为 90 度 传动性能好 5 工作行程中 刨刀速度较慢 变化平缓符合切削要求 6 机构运动链较长 传动间隙较大 7 中间移动副实现较难 第六章 机构运动分析 1 曲柄位置 4 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 4 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 2lO2A 方向垂直于O2 A线 指向与 2一致 2 2 n2 60 rad s 6 7rad s A3 A2 2 lO2A 6 7 0 09m s 0 603m 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 O4A 取速度极点P 速度比例尺 v 0 005 m s mm 作速度多边形如图 3 a3 a4 a43 ab abc ac 图 3 4 位置速度多边形 5 则由图 3 知 A4 v 118 5 0 005 0 5925m s4Pa A4A3 v 22 0 005 0 11 m s43aa 由速度影像定理求得 B5 B4 A4 O4B O4A 0 7882m s 又 4 A4 lO4A 1 359rad 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 0 005 m s mm 作速度多边行如图 3 则由图 3 知 C5 v 157 8 0 005 0 789m s5Pc C5B5 v 8 0 005 0 04m s55cb CB C5B5 lCB 0 04 0 174 rad s 0 23rad s 2 加速度分析 取曲柄位置 4 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 a n A2a n A3 2 6 7rad s 22 LO2A 6 72 0 09 m s2 4 04m s2 a n A3a n A2 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 aA4A3r a n A4 大小 42lO4A 2 4 A4 A3 方向 B A O4B A O2 O4B O4B 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 取加速度极点为P 加速度比例尺 a 0 02 m s2 mm 作加速度多边形如图 4 所示 6 图 4 4 位置加速度多边形 则由图 4 知 aA4 aA3 p a4 a 48 0 02m s 0 96m s2 4 aA4 LO4A 2 2 rad s2 用加速度影象法求得aB5 aB4 a A4 lO4B lO4A 0 96 580 436 m s2 1 28 m s2 又ac5B5n b c a 0 46 0 02 m s2 0 0092m s2 2 位置 2 10 点 速度分析 加速度分析 列矢量方程 画速度土 加速度图 取曲柄位置 10 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 2 n2 60 rad s 6 690rad s 7 A3 A2 2 lO2A 6 690 0 11m s 0 602m 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 0 005 m s mm 作速度多边形如图 5 图 5 10 位置速度多边形 则由图 5 知 A4 v 58 5 0 01m s 0 585m s4Pa A4A3 v 15 0 01m s 0 15m s43aa 用速度影响法求得 B B4 A4 O4B O4A 0 585 580 260m s 1 305m s 又 4 A4 lO4A 0 585 0 260 rad s 0 225 rad s 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 XX O4B BC 取速度极点 P 速度比例尺 v 0 005 m s mm 作速度多边行如 8 图 5 则由图 5 知 c lc v 129 0 01m s 1 29m s cb lcb v 12 0 01m s 0 12m s cb cb lcb 1 29 0 174 rad s 7 41rad s 2 加速度分析 取曲柄位置 10 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 a n A2a n A3 2 6 69rad s 22 LO2A 6 692 0 09 m s2 4 028m s2 a n A3a n A2 取 3 4 构件重合点 A 为研究对象 列加速度矢量方程得 aA4 aA 4 aA4 aA3n aA4A3K aA4A3v 大小 42lO4A 2 4 A4 A3 方向 B A O4B A O2 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 6 所示 9 图 b 6 10 位置加速度多边形 则由图 6 知 aA4 a4 a4 a 59 0 04m s 2 36m s2 4 aA4 LO4A 2 36 0 26 rad s2 9 07rad s2 aA4A3r k a4 a 110 0 04 m s2 4 4 m s2 aA4 P a4 a 63 0 04 m s2 2 52m s2 用加速度影象法求得 aB5 aB4 2 52 580 260m s2 5 62 m s2 又 acBn 2 lCB 0 6022 0 174 m s2 0 070 m s2 取 5 构件为研究对象 列加速度矢量方程 得 ac aB acBn a cB 大小 方向 XX C B BC 其加速度多边形如图 6 所示 有 10 aCB C C a 29 0 04 m s2 1 18m s2 ac p c a 116 0 04 m s2 4 64 m s2 a CB CB 1 18 0 174 rad s2 6 78 rad s2 第七章 机构动态静力分析 1 取第一位置作动态静力分析 取 4 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 7 所示 4mm mm P Fi6 G6 FR45 图 7 5 6 构件运动静力分析 已知P 9000 G6 800N 又ac 36 0 02m s2 0 72 那么我们可以计 算 FS6 G6 g ac 800 9 8 0 72 58 8N 又 F P G6 FS6 Fp45 FR16 0 作为多边行如图 1 7 所示 N 50N mm 11 图 8 5 6 构件力多边行 由图 8 力多边形可得 Fp45 G6Fp45 N 181 50N 9050N FR16 FP45 FR16 N 4 50N 200N 在图 8 中 对 c 点取距 有 MC P yP G6XS6 FR16 x FS6 yS6 0 代入数据得x 2 8147m 分离 3 4 构件进行运动静力分析 杆组力体图如图 9 所示 L 4mm mm 已知 FP45 FR45 9050N G4 200N aS4 aA4 lO4S4 lO4A 0 96 290 436m s2 0 65m s2 S4 2 2rad s2 由此可得 FS4 G4 g aS4 200 9 8 0 65N 14 59N MS4 JS4 S4 1 2 2 2N m 2 64N m 在图 9 中 对 O4点取矩得 MA FR54lO4B MS4 FS4 l S4 O4 G4sin4 lS4 O4 FR23l O4A 0 代入数据 9050 0 578 2 64 14 59 0 29 220 sin4 0 29 FR23 0 436 0 计算得 FR23 12021 3N FR45 FR23 G4 FR14 FR14 Fi4 图 9 3 4 构件运动静力分析 12 由h1 MS FS4 2 64 FS4 代入数据 FS4 FS4 MS h1 2 64 h1 14 59 得h1 189 6mm 又 F FR45 FR32 FS4 G4 FR14n FR14 0 作力的多边形如图 1 9 所示 N 50N mm 图 10 3 4 构件力多边形 由图 10 可得 没算呢 FR14n aFO4n N 7 50N 350N FR14 65 50 3250 N 对曲柄 2 进行运动静力分析 作组力体图如图 11 所示 L 2m mm 由图 11 可知 图 11 曲柄 2 运动静力分析 h2 54mm 则 对曲柄列平行方程有 MO2 M2 FR23 h2 0 即 M 12021 3 45 10 3 0 即M 540 96 N M 第八章 求刨头的位移 速度和加速度曲线 13 15 图 12 位移 速度和加速度曲线 参考文献 1 机械原理 孙恒 陈作模主编第六版北京 2001 2 理论力学 哈尔滨工业大学理论力学研究室编第六版北京 2002 8 3 机械原理课程设计指导书 罗洪田主编北京 1986 10 4 机械原理与课程设计 上册 张策主编北京 2004 9 总结 我希望能通过这次课程设计对自己的一年的机械原理学习做出总结 同时为将来 工作进行一次适应性训练 从中锻炼自己分析问题 解决问题的能力 为今后自己的 学习生活打下一个良好的基础 但是这次课程设计的确显得有点心有余而力不足 首先是自己的心态问题 轻视这次课程设计 以为可以像以前一样轻轻松松地