牛头刨床机械原理课程设计 12点

6/16课程设计报告课题名称：机械原理课程设计学院：专业班级：学号：学生：指导老师：2011年06月30日目录TOC\o"1-2"\h\z\u1、机构简介 22、选择设计方案 31、设计说明书 32、导杆机构的动态静力分析 43、设计数据 53、机构运动分析 64、存在问题 145、总结 15学生指导老师课题名称机械原理课程设计实训时间题目牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析设计地点设计目的使学生掌握牛头刨床的主运动方式以及独立会制图纸的能力，明白各个参数的求取以及换算。1、机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1a。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2–3–4–5–6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生常率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1–9–10–11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件做一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，图4-1b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量2、选择设计方案1、设计说明书1、导杆机构的运动分析已知曲柄每分钟转数，各构件尺寸及中心位置，且刨头导路x–x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上，如图1-2。要求作机构的运动简图。并作机构一到两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在一张0号图纸上。（其中，机构的速度、加速度分析每人独立分析，运动线图需综合一个小组的数据作图。）曲柄位置图的做法如图1-2。取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3、…10等，是由位置1起，顺方向将曲柄圆周作10等分2、导杆机构的动态静力分析已知各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕中心的转动惯量及切削力P的变化规律如图1-1b。要求求一个位置的运动副反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容和运动分析的内容画在同一张图纸上。表1-2机构位置分配表（各组讨论决定位置分配方法，下表仅为例）学生编号01020304050607080910111213位置编号123456789101783、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Ⅰ603801105400.25L04B0.5L04B240502007007000801.164350905800.3L04B0.5L04B200502208009000801.2Ⅲ724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.23、机构运动分析1、选取Ⅱ组数据，曲柄位置“225°”即12点位置。2、曲柄位置“225°”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）（1）取曲柄位置“225°”进行速度分析，分析过程取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得υA4=υA3+υA4A3大小：?ωl?方向：⊥O4A⊥O2A∥OυA3=υA2=ω2l＝0.603m/s取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-4。图１—4则由图1-4知，υA4=pa4·μv=60.3×0.01=0.603m/sυA4A3=a3a4·μv=51.14×0.01mυB5=υB4=υA4·O4B/O4A=0.6317取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得υC5=υB5+υC5B5大小：?√?方向：∥XX⊥O4B⊥BC其速度多边形如图1-4所示，有υC5=·μv=60.81×0.01=0.6081m（2）解待求点的加速度及其相关构件的角加速度列出Ｃ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Ｃ点加速度，得先求出Ｂ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：取曲柄位置“225°”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=aA4n+aA4τ=aA3n+aA4A3k+aA4A3γ大小：?ω42lO4A?ω22lO4A2ω4υA4方向：?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向右）∥O4B取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5图1-5则由图1─5知，aA4τ=a4´a4″·μa=90.51×0.05m/s2=ε4=aA4τ∕lO4A=4.53/0.293m/s2=15.43aA4=p´a4´·μa=90.78×0.05m/s2=用加速度影象法求得aB5τ=aB4=aA4×lO4B/lO4A=8.95m/s取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5=aB5τ+aB5n+aC5B5n+aC5B5τ大小：?ε4lO4Bω42lO4BvBC2/lBC?方向：∥xx⊥O4BB→O4C→B⊥取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-6其加速度多边形如图1─6所示，有图1─6aC5B5=c’n’*μa=12.65×0.1m/s2=1.2aC5=pC5·μa=89.34×0.1m/s2=8.93、机构运态静力分析(1)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─7所示图1—7(2)已知G6=700N，又ac=ac5=0.58m/s2,那么我们可以计算FS6=-G6/g×ac=-700/10×0.58=-40.6N又ΣF=P+G6+FS6+Fp45+FR16=0，作为多边行如图1-8所示，µN=10N/mm。图1-8由图1-8力多边形可得：FR45=-aFR45·µN=-71.59×10N=-715.9NFR16=FS6FR16·µN=84.11×10N=841.1N(3)分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-9所示，图1-9已知：FR54=-FR45=715.9N，G4=220N由此可得：aS42=aS4naS4n+aS4τaS4τ=20.14FIS4=-G4/g×aS4=-22×4.49=-98.72NMS4=-JS4*εS4=-1.2×4.53/0.293N·m=-18.51N·m在图1-9中，对O4点取矩得：ΣMO4=FR54cos16*lO4B+MS4+FIS4*0.5*lO4B+G4sin13*0.5*lO4B-FR34*lO4A=0代入数据，得FR34=-1570.28N(5)作力的多边形如图1-10所示，µN=20N/mm。图1-10由图1-10可得：Fr14y=0.765×20N=15.3NFr14x=36.7×20N=734.1N(6)对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-11所示，µl=0.002m/mmµf=40N/m。图1-11Fr32=1570.28NMb=Fr32/0.02416=-75.87N/m4、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，力矩与时间曲线。a,位移图线b,速度图线C,加速度图线D,力矩图线由以上三条曲线，位移与时间，速度与施加，加速度与时间，力矩与时间曲线，可以看出牛头刨床的运行过程，c点的运动情况。4、存在问题问题：对于数据把握不准，画图时误差过大。解决办法：使用CAD电子绘图精确数据绘图，这样使用电子图作参考手绘图纸时能够给予很大的帮助。5、总结通过本次课程设计，对于机械运动学和动力学的分析与设计有了一个较完整的概念，同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。流星的光辉来自星体的摩擦，珍珠的晶莹来自贝壳的眼泪，成功的背后需要我们为之付出很大的努力。通过几天的奋斗，在几位老师悉心的指导下，在同学们的密切配合下，我的机械原理课程设计终于完成了。虽然我的设计可能还有不少的错误和误差，但心中还是无比的喜悦。在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多的毛病，比如：专业知识的不能熟练应用，作图时不图不是太合理。但是通过这次实践设计，我觉得我的能力有了很打的提高。比如：通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并且巩固复习了一些设计数据的计算方法（速度、加速度、力）。自己的这一次设计，其中肯定有很多的不足，希望在今后的设计中，能够得到正真的提升，使自己的设计能力进一步趋向成熟。当然我也会努力学习让自己的专业知识日益深厚。我在这次设计中感到了团队合作的重要性。这将使我受益终生。人生中会遇到很多的问题和坎坷，无论它们有多么的棘手，但我