牛頭刨床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)3點(diǎn)和6點(diǎn)

1、牛頭刨床中導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及動(dòng)態(tài)靜力分析第一章 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)1 課程設(shè)計(jì)的目的 ：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類學(xué)生第一次全面 的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練， 是本課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。 起目的在于進(jìn)一 步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)， 培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決有關(guān)課程實(shí)際問題的能力， 使學(xué)生對(duì)于機(jī) 械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和設(shè)計(jì)有一個(gè)比較完整的概念，具備計(jì)算， 和使用科技資料的能力。在次基礎(chǔ)上，初步掌握電算程序的編制，并能使用電子計(jì)算機(jī)來解決工程技術(shù)問題。2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) ：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)機(jī)器的主題機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分 析。動(dòng)態(tài)靜力分析， 并根據(jù)給定的機(jī)器的工作要

2、求，在次基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)； 或?qū)Ω鱾€(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)設(shè)計(jì)。要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙，編制計(jì)算程序和編寫說明書等。第二章、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。圖解法幾何概念比較清晰、 直觀；解析法精度較高。第三章、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的基本要求1 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，再作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度，加速度圖，列矢量運(yùn)動(dòng)方程； 2作機(jī)構(gòu)兩位置之一的動(dòng)態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；3. 用描點(diǎn)法作機(jī)構(gòu)的位移，速度，加速度與時(shí)間的曲線。第四章 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的已知條件1、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖1所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2

3、和固結(jié)在其上的凸輪 &刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 2 3- 4-5 6帶動(dòng)刨頭6和 刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀不切削，稱為空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高 生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間， 凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1- 9- 10- 11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) （圖1中未畫），使工作臺(tái)連同工件 作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作過程中，受到很大的切削阻力（在切削的 前后各有一段0.05H的空刀距離，簡(jiǎn)圖1 , b）,而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在 整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的， 這就影響了主軸的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故需安裝飛輪來減

4、小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：見表I設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析符號(hào)L0204L02AL04BLbcL04S4XS6Y S6G4G6PYpJS4單位r/minmmNmmkgm2I603801105400.250.5240502007007000801.1方Lo4BLo4BII64350905800.30.5200502208009000801.2案L04BL04B皿724301108100.360.51804022062080001001.2L04BL04B第五章選擇設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)內(nèi)容1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知：曲柄每分鐘轉(zhuǎn)n2 ,各構(gòu)件尺寸及

5、重 心位置，且刨頭導(dǎo)路位 x x于導(dǎo)桿端點(diǎn) B所 作弧高的平分線上（見圖 2）。要求：作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè) 位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線 圖。以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上（參考圖例1 ）。曲柄位置圖的作法為（圖 2）取1和8'為工作 行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的位置，取 1和7' 為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置， 其余2、3、.12等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖c-B2、選擇表i中方案n。第六章機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析1曲柄位置“ 3”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“ 3”進(jìn)行速度分

6、析。因構(gòu)件 2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故 Va2二VA3，其大小等于W21O2A，方向垂直于02A線，指向與 型一致。32=2 n n60 rad/s=6.702064328rad/sVa3=Va2 = 32 o2a=0.4869253273m/s （丄 02A）取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得V A4 =V A3 +V A4A3大小 ?V?方向 丄04A 丄O2A / O4B取速度極點(diǎn)P,速度比例尺 w=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如圖1-2圖1-2則由圖1-2知，V A4A3=0.3560011549 m/sVa4=0.4869253273 m/s又c4=V

7、 A4/ l O4A=1.163226793 rad/sVb=W4|o4b=0.67467154 m/s取 5 構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得vC = vB+ vCB大小 ?V?方向 / XX丄O4B 丄BC取速度極點(diǎn)p,速度比例尺 代=0.01(m/s)/mm,作速度多邊行如圖1-2。 則由圖 1-2 知， vC5= 0.6686416587m/svCB=0.1024078292m/sw5=0.588550741rad/s2.加速度分析： 取曲柄位置“ 3”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件 2 和 3 在 A 點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連, nn故aA2 = aA3,其大小等于 322Io2A,方向由A指向

8、02。cj2=6.702064328rad/s,nnaA3=aA2二血2 Lo2a=6.7020643282X）.09m/s2=4.042589963m/s2取 3、4 構(gòu)件重合點(diǎn) A 為研究對(duì)象,列加速度矢量方程得：aA4n=a a4 + aA4T：=aA3n+aA4A3 K+aA4A3大小 :?®42l 04A?V2 W4 U4 A3?方向?Bt A_L O4BAtO2丄04B/ 04B (沿導(dǎo)路)取加速度極點(diǎn)為p,加速度比例尺Pa=0.1（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖 1-3 所 示.圖1 3則由圖1-3知,aA4 =P 'a ap=3.2638759m/s2a

9、B4= aB5 = aA4* L04B / L04A =40522083799 m s2取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得ntac = aB +sbB + a cb大?。?Val2CB?方向 / X軸 V C TB丄BC其加速度多邊形如圖13所示,有ac=p ' C a =4058026085 m/s22、曲柄位置“ 6”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取曲柄位置“ 6”進(jìn)行速度分析，其分析過程同曲柄位置“3”。取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得VA4 =VA3 +VA4A3大小 ? V?方向 丄04A 丄O2A II O4B取速度極點(diǎn)

10、P,速度比例尺 Mv=0.01(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-4。圖1 4則由圖 1-4 知，vA4=pa4 腳=0.4937347224 m/sVA4A3 =a394 pv=0.3622963846 m/sw4=V4/Lo4aVb = 34Lo4B=0.684407715m/s取 5 構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得VC = VB + VCB大小?V?方向 / XX丄O4B 丄BC其速度多邊形如圖 1-4 所示，有VC=0.6746306462 m/sVCB=0.1042921378m/s取曲柄位置“ 6”進(jìn)行加速度分析 ,分析過程同曲柄位置“ 3”. 取曲柄構(gòu)件 3 和 4 的重

11、合 點(diǎn) A 進(jìn)行加速度分析 . 列加速度矢量方程 , 得aA4n = a A4n k+ a A4 = a A3 + a A4A3 +aYA4A3大小?342l O4A?V2 GJ4V A4A3?方向?Bt O4丄 QB A tQ丄Qb （向右）/ O4B沿導(dǎo)路)取加速度極點(diǎn)為 p ,加速度比例尺 怎=0.01 (m/s2) /mm,作加速度多邊形圖1-5圖1-5則由圖1 5知，a A4 = p a4 a= 1.672045993 m/s22aB4 = aB5 = aA4* L04B / Lo4a =2.317767581 m s'取5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得ac二aB+ac

12、Bn+acBT大小?VV?方向/ XXVC f B丄BC其加速度多邊形如圖15所示，有ac5 = p C ap=2.207695373 m/s2整理可得：各點(diǎn)的速度，加速度分別列入表n ,川中目位置3 234VaVbVc36. 7020643210163226790. 486925320. 674671 540. 668641 6566. 7020643210180013300. 493734720. 684407710. 67463064單位1/s1 / sm/ s表inx目位置'、aA3naA4taA4aBtaBac34. 04258993. 26368753. 21416284.

13、 52208370. 098774. 5802664. 04258991. 67204590. 58261 292. 31776750. 4661 02. 20769單位m/ s2第七章機(jī)構(gòu)運(yùn)態(tài)靜力分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的質(zhì)量 G （曲柄2、滑塊3和連桿5的重量可以忽略不計(jì)），導(dǎo)桿4繞重 心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js及切削力P的變化規(guī)律見圖1，b。要求：按表"所分配的第二行的一個(gè)位置，求各運(yùn)動(dòng)副中反作用力及曲柄上所需平衡力矩。以上內(nèi)容作在運(yùn)動(dòng)分析的同一張圖紙上（見圖例1 ）。表W機(jī)構(gòu)位置分配圖學(xué)；1£惦號(hào)12.377JIQ特!41311115隨誨號(hào)*5to1f ,1 J

14、17sf i r-1 >L1jr i4學(xué)生縊號(hào)11-b 2127Eg43*rsu:匚1 t012nrrj13rJA455-6桿組示力體共受五個(gè)力，分別為P、G6、Fi 6、Rl 6、R45,其中R4 5和Rl 6方 向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G和支座反力 F16均垂直于質(zhì)心，R45沿桿方向由C指向B,慣性力Fi 6大小可由運(yùn)動(dòng)分 析求得，方向水平向左。選取比例尺口 = ( 1 0 N) / mm,作力的多邊形。U=10N/mm已知 P=9000N , G6=800N ,又ac=ac5=2.207695373m/s2,那么我們可以計(jì)算Fi6=- G6/g &

15、; =-800/9.8 2.207695373=-180.2200304N又藝 F=P+G+F|6+F45+Fr|6=0 ,作為多邊行如圖1-6所示圖1 6圖1-6力多邊形可得：Fr45=CD朗=9181.5664521NFr16= AD - pn=649.014527N在圖1-6中，對(duì)c點(diǎn)取距，有Mc=-P yp-G6Xs6+ Fr16 X-F16 y S6=0代入數(shù)據(jù)得x=736.0138841m分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖1-7所示,圖1-7已知：Fr54=-Fr45=-9181.5664521N，G4=220Nas4=aA4 lo4S4/lo4A2=101588837

16、91m/s2a4= aA4/ lO4A=0.582612951/0.41841411745=1.393431391由此可得：FS4=-G4/g >aS4 =-26.01575857NMs4=-Js4 - a=-1.2 >393431391N m=在圖1-7中，對(duì)04點(diǎn)取矩得：MO4= M s4 + F|4 冷4 + F23/23+ F54/54 + G4/4 = 0 代入數(shù)據(jù)， 得M 04=-1.670917669-37.53572637 X).29+F23 X).24791637035+9181.5664521 >0.57164177839+220 >0.0441846418=0故 F23=-21159.27768NFx +Fy +G4