機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)---牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課題名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院：機(jī)電工程系</p><p>　　專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化095</p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p>

2、<b>　　學(xué) 生：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　2011年 6 月 30 日</p><p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》評(píng)閱書</p><p><b>　　摘 要</b></p><p><

3、;b>　　機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖1-1a。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。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)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提

4、高生常率。為此刨床采用有急回作用的導(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)（圖中未畫），使工作臺(tái)連同工件做一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，圖1-1b），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運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)

5、，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一級(jí)標(biāo)題用加黑四號(hào)宋體</p><p><b>　　二級(jí)標(biāo)題用小四宋體</b></p><p>　　摘 要III</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)

6、1</b></p><p>　　2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2</p><p>　　3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析3</p><p>　　3.1運(yùn)動(dòng)副反作用力分析3</p><p>　　3.2曲柄平衡力矩分析3</p><p><b>　　4 方案比較4</b></p>

7、<p><b>　　總 結(jié)5</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)6</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)的任務(wù)：</b></p><p>　　牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

8、、動(dòng)態(tài)靜力分析；</p><p>　　1.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（兩個(gè)位置）；</p><p>　　2.速度分析、加速度分析（兩個(gè)位置）；</p><p>　　3.機(jī)構(gòu)受力分析（兩個(gè)位置求平衡力矩）；</p><p><b>　　4.繪制運(yùn)動(dòng)線圖。</b></p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)

9、計(jì)要求：</b></p><p>　　1.了解簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及方案設(shè)計(jì)基本原理。</p><p>　　2.熟悉平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析的基本知識(shí)。</p><p>　　3.熟練掌握常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和技能。</p><p>　　2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>

10、<b>　　2.1 速度分析</b></p><p>　　取曲柄位置1’對(duì)其進(jìn)行速度分析，因?yàn)?和3在以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，所以VA2=VA3，其大小等于ω2l02a，指向于ω2相同。</p><p>　　ω2=2πn2/60 rad/s=6.7rad/s</p><p>　　VA2=VA3=ω2l02a=0.603m/s</p><

11、;p>　　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</p><p>　　υA4 = υA3 + υA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　選比例尺μv=0.006（m/s）/mm，

12、做出速度矢量圖（見圖1-3）</p><p>　　νA4=0.444m/s </p><p><b>　　圖1-3</b></p><p>　　取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　υC5 = υB5 + υC5B5</p><p>　　大小

13、 ? √ ?</p><p>　　方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC</p><p>　　取速度極點(diǎn)p，選比例尺μv=0.006（m/s）/mm，做出速度矢量圖（見圖1-4）</p><p>　　νC5=0，918m/s </p><p>　　νC5B5=0.126m/s</p><p>&

14、lt;b>　　圖1-4</b></p><p><b>　　2.2 加速度分析</b></p><p>　　取曲柄位置“1”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，</p><p>　　故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。</p><p>　　ω2=6.7rad/s, ==ω22

15、·LO2A=4.0401m/s2</p><p>　　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：</p><p>　　aA4 = + aA4τ = aA3n + aA4A3K + aA4A3v</p><p>　　大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?</

16、p><p>　　方向： ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖1-5所示.</p><p><b>　　圖1-5</b></p><p>　　取5構(gòu)件為研究對(duì)象

17、,列加速度矢量方程,得</p><p>　　ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5τ、</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向 ∥XX √ C→B ⊥BC</p><p>　　其加速度多邊形如圖1─6所示，有 aC5 =

18、p´C5″·μa =2.54 m/s2</p><p><b>　　圖1-6</b></p><p><b>　　表1-1</b></p><p>　　3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　3.1 運(yùn)動(dòng)副反作用力分析</p><p>　　取“1”點(diǎn)

19、為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力，力分析圖如下：</p><p><b>　　圖1-7</b></p><p>　　然后可以列出等式如： </p><p>　　又ΣF=G6+FI6+FR45+FR16=0，作多邊行，µN=10N/mm。</p><p>　　Fr45=248N，F(xiàn)R16

20、=600N</p><p>　　分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，畫出桿組力體圖；在圖1-8中，對(duì)A點(diǎn)取矩得：</p><p><b>　　ΣMO4=0， </b></p><p>　　得Fr23=872N </p><p><b>　　圖1-8</b></p><p>　

21、　3.2 曲柄平衡力矩分析</p><p>　　對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作組力體圖如圖1-9所示，</p><p><b>　　圖1-9</b></p><p>　　如圖1-10所示，為刨頭的位移，速度，加速度曲線</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p&

22、gt;　　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)。通過這次課程設(shè)計(jì)我有了很多收獲。首先，通過這一次的課程設(shè)計(jì)，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(shí)，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(shí)際問題的能力。對(duì)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且，這次課程設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)激烈討論，團(tuán)結(jié)合作，最終完美的實(shí)

23、現(xiàn)了預(yù)期的目的，大家都受益匪淺，也對(duì)這次經(jīng)歷難以忘懷。</p><p>　　其次通過這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)牛頭刨床的工作原理及內(nèi)部各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定以及對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析有了初步詳細(xì)精確的了解對(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，這都將為我以后參加工作實(shí)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。</p><p>　　

24、我在這次設(shè)計(jì)中感到了合作的力量，增強(qiáng)了自己的團(tuán)隊(duì)精神。這將使我受益終生。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì)編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】．第3版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2] 作者．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】．第3版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008．P56-P78&l

25、t;/p><p>　　[3] 羅紅天，《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，高等教育出版社</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　1. 工作原理及工藝動(dòng)作過程</p><p>　　牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。刨床工作時(shí), 如圖(1-1）所示，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7

26、作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，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作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。切削阻力如圖(b）所示。</p><p><b>　　、設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　1．畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</

27、p><p>　　1、以O(shè)4為原點(diǎn)定出坐標(biāo)系，根據(jù)尺寸分別定出O2點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為：取1和8’為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，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ω2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置（如下圖）。</p><p><b>　　圖1-2 </b></p>

28、;<p>　　取第I方案的第4位置和第9位置（如下圖1-3）。</p><p><b>　　圖 1-3</b></p><p>　　2. 對(duì)位置4點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析</p><p>　?。╝） 速度分析 取速度比例尺=</p><p>　　對(duì)A點(diǎn)： = + <

29、/p><p>　　方向： //</p><p>　　大?。?？ √ ？</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b><

30、;/p><p><b>　　V= V==</b></p><p>　　對(duì)于C點(diǎn)： = + </p><p>　　方向： // </p><p>　　大小： ？ √ ？</p><p><b>　

31、　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　= =</b></p><p><b>　　速度分析圖：</b></p><p><b>　　圖 1-4</b></p><p>　　

32、(b)加速度分析 選取加速度比例尺為=</p><p><b>　　對(duì)于A點(diǎn)：</b></p><p>　　= + = + + </p><p>　　方向： A→ A→ // </p><p>　　大?。?√ ？

33、 √ √ ?</p><p>　　由于== =2=</p><p><b>　　== 已知，</b></p><p>　　根據(jù)加速度圖1-5可得：</p><p><b>　　==， ==。</b></p><p>　　==, =

34、/=0.363626。</p><p>　　另外還可得出：== </p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　對(duì)于C點(diǎn) </b></p><p>　　= + + </p><p>　　方向：// B→ C→B <

35、;/p><p>　　大?。?？ √ √ ？ </p><p>　　由== ,==已知，</p><p>　　根據(jù)根據(jù)加速度圖可得：</p><p><b>　　==，==</b></p><p><b>　　加速度分析圖：</b></

36、p><p><b>　　圖 1-5</b></p><p>　　3．對(duì)位置9點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析</p><p>　　（a） 速度分析 取速度比例尺=</p><p>　　對(duì)A點(diǎn)： = + </p><p>　　方向： //</p&g

37、t;<p>　　大?。?？ √ ？</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　V= V==</b>

38、;</p><p>　　對(duì)于C點(diǎn)： = + </p><p>　　方向： // </p><p>　　大小： ？ √ ？</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　

39、　==</b></p><p><b>　　= =</b></p><p><b>　　速度分析圖：</b></p><p><b>　　圖 1-6</b></p><p>　　(b)加速度分析 選取加速度比例尺為=</p><p><

40、;b>　　對(duì)于A點(diǎn)：</b></p><p>　　= + = + + </p><p>　　方向： A→ A→ // </p><p>　　大?。?√ ？ √ √ ?</p><p>

41、　　由于== =2=</p><p><b>　　== 已知，</b></p><p>　　根據(jù)加速度圖1-7可得：</p><p><b>　　==， ==</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　另外還可得出

42、：== </p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　對(duì)于C點(diǎn) </b></p><p>　　= + + </p><p>　　方向：// B→ C→B </p><p>　　大?。?？ √ √

43、 ？ </p><p>　　由== ,==已知，</p><p>　　根據(jù)根據(jù)加速度圖可得：</p><p><b>　　==，==</b></p><p><b>　　加速度分析圖：</b></p><p><b>　　圖 1-7</b&g

44、t;</p><p>　　4. 對(duì)位置9點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　取“9”點(diǎn)為研究對(duì)象，分離5、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作阻力體如圖1─8所示。</p><p><b>　　圖 1-8</b></p><p>　　已知G6=700N，又ac=ac5=4.2475055m/s2,那么我們可以計(jì)算</p&

45、gt;<p>　　FI6=- G6/g×ac = - (700/9.8×4.2475055)= - 303.393565N</p><p>　　設(shè)與水平導(dǎo)軌的夾角為，可測(cè)得的大小為</p><p>　　由 , 可計(jì)算出 , </p><p>　　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1-9所示</p>&l

46、t;p><b>　　圖 1-9</b></p><p>　　已知： FR54=FR45=303.717328N，G4=200N</p><p>　　由此可得： FI4 = - G4/g × a4 = - 44.99051</p><p><b>　　根據(jù)，</b></p><p>

47、;　　其中，，，分別為,,,作用于的距離（其大小可以測(cè)得），可以求得：</p><p>　　=609.753093N。</p><p>　　作力的多邊形如圖1-10所示</p><p><b>　　圖 1-10</b></p><p><b>　　由圖1-10可得：</b></p>&

48、lt;p>　　= 250.04 N</p><p>　　對(duì)曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，作組力體圖如圖1-11所示，</p><p><b>　　圖 1-11</b></p><p>　　作用于的距離為h，其大小為0.0523612m</p><p>　　所以曲柄上的平衡力矩為：</p><p>