機(jī)械原理牛頭刨床課程設(shè)計牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析動態(tài)靜力分析

1、青島理工大學(xué)琴島學(xué)院課程設(shè)計說明書 青島理工大學(xué)教務(wù)處 2013 年 12月 27日機(jī)械原理課程設(shè)計評閱書題目牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析、動態(tài)靜力分析學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師評語及成績指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見總成績： 室主任簽名： 年 月 日摘 要 選取方案三，利用圖解法對1點和6電狀態(tài)時牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析、動態(tài)靜力分析，并匯總本方案所得各位置點的速度、加速度、機(jī)構(gòu)受力數(shù)據(jù)繪制曲線圖。進(jìn)行方案比較，確定最佳方案。 將一個班級分為 3 組，每組11人左右，一組選擇一個備選方案進(jìn)行如下分析工作： 課程設(shè)計內(nèi)容：牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析、動

2、態(tài)靜力分析； （1）繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖（兩個位置）； （2）速度分析、加速度分析； （3）機(jī)構(gòu)受力分析（求平衡力矩）； （4）繪制運動線圖。（上述三項作在一張A1號圖紙上）目 錄摘 要I1設(shè)計任務(wù)12導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基本尺寸確定23 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析43.1 速度分析43.2 加速度分析54導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析84.1 運動副反作用力分析84.2 曲柄平衡力矩分析10總 結(jié)11致 謝12參考文獻(xiàn)131設(shè)計任務(wù)一、課程設(shè)計的性質(zhì)、目的和任務(wù) 機(jī)械原理課程設(shè)計是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計的訓(xùn)練，是本課程的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。其意義和目的在于： 以機(jī)械系統(tǒng)運動方案

3、設(shè)計為結(jié)合點，把機(jī)械原理課程設(shè)計的各章理論和方法融會貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識； 培養(yǎng)學(xué)生獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，使學(xué)生對于機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)的分析和設(shè)計有一個較完整的概念，具備計算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。二、課程設(shè)計教學(xué)的內(nèi)容和要求將一個班級進(jìn)行分組，每組10人左右，一組選擇一個備選方案進(jìn)行如下分析工作：課程設(shè)計內(nèi)容：牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析、動態(tài)靜力分析；（1）繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖；（2）速度分析、加速度分析； （1張1號圖紙）（3）機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析；（4）繪制運動線圖。（1張1號圖紙）要求：獨立完成以下文件： 1號圖紙兩張（運動分析、動態(tài)靜力分析，運動線圖）

4、； （1）符合一般制圖要求； （2）圖面清潔，線條均勻； 設(shè)計說明書一份。（見說明書要求）三、課程設(shè)計的基本要求及進(jìn)度安排機(jī)械原理課程設(shè)計是對牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動設(shè)計。基本要求： 了解簡單機(jī)械傳動系統(tǒng)運動設(shè)計及方案設(shè)計基本原理。 熟悉平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動分析、動態(tài)靜力分析的基本知識。 熟練掌握常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計的基本知識和技能。2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基本尺寸確定 圖2-1 機(jī)構(gòu)運動簡圖本組選擇第二組數(shù)據(jù)表2.1 設(shè)計數(shù)據(jù)方案號123456導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運動分析轉(zhuǎn)速n2505255485653機(jī)架Lo2o44303604103804

5、00420工作行程H400330310310320340行程速比系數(shù)K1.41.441.371.461.301.26連桿LCB與導(dǎo)桿LO4B之比0.360.330.250.250.300.35導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析工作阻力F（N）380040004000450050004200導(dǎo)桿質(zhì)量m4(kg)222028202524滑塊質(zhì)量m6（kg）808070707572導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動慣量J4（kg.m2）1.21.21.11.11.231.30=180°=32.4 (2-1) LAO2=360×sin=100.4 (2-2)= (2-3) LBO4=591.6 LCB=195.2 3

6、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運動分析3.1 速度分析 取曲柄位置“1'”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA3=VA2，其大小等于w2·lO2A，方向垂直于O2A線，指向與w2一致。w2=2n2/60 rad/s=2×3.14×5260=5.44rad/sVA3=VA2=w2·lO2A=5.44×100.4/1000m/s=0.546m/s（O2A）lO4A=0.457m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)行速度分析，其分析過程同曲柄位置“1”。取構(gòu)件3和4的重合點A進(jìn)行速度分析。列速度矢

7、量方程，得 V =V + V大小 ? ?方向 O4A O2A O4BA點的速度分析圖：µv=0.004(m/s)/mm，圖3-1 A點的速度分析則由圖3-1知， V=·v=0.53m/s V=a3a4·v=0.12m/s w4=Vl=1.16rad/s VB=w4×l=0.686 m/s點的速度分析：µv=0.04(m/s)/mm，取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得 V = V + V大小 ? ?方向 沿導(dǎo)軌 O4B CB其速度多邊形如圖3-2所示，圖3-2 C點的速度分析有 V= Lpc ·v=0.687 m/s V= Lcb&

8、#183;v=0.042m/s w5=VLcb =0.215rad/s3.2 加速度分析取曲柄位置“1'”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的重合點A進(jìn)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 wl ? wl 2w4VA4A3 ?方向 BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿導(dǎo)路）取加速度極為P,加速度比例尺=0.016（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖3-3 A點的加速度分析 a A4= p·a =0.374m/s = a A4l =0.818rad/s

9、用加速度影象法求得 a B5 = a B4 = a A4 ×l/l=2.95m/s 取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得 aC5= + + aC5B5n + aC5B5大小 ? ? 方 xx O4B CB BC取加速度極點為P,加速度比例尺a=0.008（m/s）/mm,其加速度多邊形如圖3-4、圖3-4 C點的加速度分析 故 aC5 = p´C·a =0.5m/s24導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析4.1 運動副反作用力分析 取“4”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運動靜力，力分析圖如下：圖4-1 5、6構(gòu)件的靜力分析然后可以列出等式如： 又F=G+F+F+F+F=0

10、，作力多邊圖，µN=40N/mm。 圖4-2 力多邊圖 F=4046N，F(xiàn)=579.6N 分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運動靜力分析，畫出桿組力體圖 圖4-3 桿組力體圖 已知： F=-F=4046N，G=200NM=-JS4·=-1.2×0.818N·m= -0.982N·m對O4點取矩得：MA=FlFl-FlGl=0（以上各距離都為A點到該力所在直線的垂直距離）F=5207.75又 F=F+F+F+G+F+F=0,作力的多邊形（見圖4-4），µN=40N/mm。圖4-4 力的多邊形圖 4.2 曲柄平衡力矩分析取構(gòu)件2做受力分析 圖4-5 構(gòu)件

11、2受力分析圖 F=F=5207.75N對O2點取距，得平衡力矩為：M=502.1N/m總 結(jié)歷時一周，從論文選題到搜集資料，從開題報告、寫初稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。通過本次課程設(shè)計，對構(gòu)件的速度加速的分析有了更深的理解，并能靈活運用。很好的鞏固了所學(xué)運動學(xué)知識。在力結(jié)構(gòu)分析中拆分桿組，對各個構(gòu)件桿組進(jìn)行受力分析并利用繪圖法求解約束力。同時熟練了繪圖的注意事項，對所學(xué)的知識有了一個較系統(tǒng)認(rèn)識，學(xué)有所用。達(dá)到了本次設(shè)計的要求，能把機(jī)械原理課程設(shè)計的各章理論和方法

12、融會貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識；培養(yǎng)了獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，對于機(jī)械運動學(xué)和動力學(xué)的分析和設(shè)計有一個較完整的概念，具備計算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。 經(jīng)過為期5天的課程設(shè)計,我有了很多收獲。首先，我在這次課程設(shè)計中,進(jìn)一步鞏固了所學(xué)的機(jī)械原理知識 ,對運動分析和受力分析有了進(jìn)一步的了解,，通過這一次的課程設(shè)計，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實際問題的能力。對平面連桿機(jī)構(gòu)有了更加深刻的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。而且，這次課程設(shè)計過程中，與同學(xué)激烈討論，團(tuán)結(jié)合作，最終完美的實現(xiàn)了預(yù)期的目的，大家都受益匪淺，也對這次經(jīng)歷難以忘懷。 其次通過這次課程設(shè)計，對牛頭刨床的工作原理及內(nèi)部各傳動機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)選型、運動方案的確定以及對導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運動分析有了初步詳細(xì)精確的了解，這都將為我以后參加工作實踐有了很大的幫助。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。 還有,我們在這次課程設(shè)計中,用到了電腦知識,對于對于使用電腦繪制工程圖有了初步的了解，對于以后的電腦繪圖和文件編輯有了基本的認(rèn)識。 我在這次設(shè)計中感到了合作的力量，增強(qiáng)了自己的團(tuán)隊精神。這將使我