機械原理課程設計--牛頭刨床機構(gòu)的運動力學分析

1、<p><b>　　課程設計計算說明書</b></p><p>　　題 目 _牛頭刨床機構(gòu)的運動力學分析_</p><p>　　題 號___________5_______________</p><p>　　姓 名__________ ________________</p><p>　　班 級_______

2、___機制11242________________</p><p>　　學 號________ ______________</p><p>　　指導教師__ _______</p><p>　　完成時間____ 2014.6.28 ___</p><

3、;p>　　一、工作原理與結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。</p><p>　　為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回特性。刨刀可隨小刀架作不同進給量的垂直進給；安裝工件的工

4、作臺應具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應具有升降功能，以適應不同高度的工件加工。</p><p><b>　　二、設計對象</b></p><p>　　牛頭刨床是一個復雜的系統(tǒng)，本課程設計將設計對象進行簡化。如圖2所示，要求對實現(xiàn)刨刀往復運動的主執(zhí)行機構(gòu)進行運動學尺度設計和運動學、動力學性能分析。圖中給出了切削力作用點、導桿質(zhì)心S3、滑枕質(zhì)心S5相

5、對于鉸鏈E的位置。</p><p>　　三、設計要求及設計參數(shù)</p><p>　　要求主執(zhí)行機構(gòu)工作行程切削平穩(wěn)、壓力角較小。進給機構(gòu)壓力角不超過許用值。設計參數(shù)如表1所示。</p><p>　　表1 牛頭刨床設計參數(shù)</p><p>　　刨刀阻力曲線如圖3所示。刨刀在切入、退出工件時均有0.05H的空載行程。</p><

6、;p><b>　　四、設計內(nèi)容及步驟</b></p><p>　　1、解：主執(zhí)行機構(gòu)的設計計算</p><p>　　K=180°（Θ-1/Θ+1）</p><p><b>　　Θ=37°</b></p><p>　　LAB=LAC* =117，LBC= LAC* =351&

7、lt;/p><p>　　LCD= LD1D2/2/， </p><p>　　取，得到安全角α=10°</p><p>　　2、用解析法對刨刀進行運動分析</p><p>　　解：令桿AB與水平面夾角為，CD桿和水平面夾角為，DE桿和水平面夾角為。</p><p>　　AB、CD、DE桿的角速度分別為，以C為原點做

8、X—Y坐標系。</p><p>　　由封閉圖形ABCA在坐標軸上的投影可得</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　將上式求導得：，</b></p><p><b>　　再將

9、上式求導得：，</b></p><p>　　根據(jù)在坐標軸上的投影可得：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　將上式求導得，</b></p><p><b>　　

10、再將上式求導得：</b></p><p>　　源程序代碼及運行結(jié)果</p><p>　　x1=linspace(0,2*pi,360);</p><p><b>　　l l1=117</b></p><p><b>　　l3=599;</b></p><p>&l

11、t;b>　　l4=178;</b></p><p><b>　　l6=370</b></p><p><b>　　y=600;</b></p><p>　　w1=5/3*pi;</p><p>　　x3=atan((l6+l1*sin(x1))./(l1*cos(x1)));<

12、;/p><p>　　for i = 1:360;</p><p>　　if x3(i)<0</p><p>　　x3(i)=x3(i)+pi;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　

13、　s3=l1*cos(x1)./cos(x3);</p><p>　　w3=w1*l1*cos(x1-x3)./s3;</p><p>　　a3=l1*l6*w1.^2*(l6^2-l1.^2)*cos(x1)./(l1.^2+l6.^2+2*l1*l6*sin(x1)).^2</p><p>　　x4= asin((y-l3*sin(x3))./l4);</

14、p><p>　　for i = 1:360;</p><p>　　if x4(i)<0</p><p>　　x4(i)=x4(i)+2*pi;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　

15、　se=l3*cos(x3)+l4*cos(x4);</p><p>　　w4=(-1)*w3.*l3.*cos(x3)./(l4.*cos(x4));</p><p>　　ve=(-1)*w3.*l3.*sin(x3-x4)./cos(x4);</p><p>　　a4=(w3.^2.*l3.*sin(x3)+w4.^2.*l4.*sin(x4)-a3.*l3.*

16、cos(x3))./(l4.*cos(x4));</p><p>　　ae=(-1)*(a3.*l3.*sin(x3-x4)+w3.^2.*l3.*cos(x3-x4)-w4.^2.*l4)./cos(x4);</p><p>　　th=x1*180/pi</p><p>　　ae1=ae./1000</p><p>　　subplot(2,

17、2,1)</p><p>　　plot(th,se)</p><p>　　xlabel('曲柄位置 (°)'),ylabel('刨刀位置(mm)');</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　title('刨刀位置線圖');<

18、/p><p>　　subplot(2,2,2)</p><p>　　plot(th,ve)</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　xlabel('曲柄位置 (°)'),ylabel('刨刀速度(mm/s)');</p><p>

19、;　　title('刨刀速度線圖');</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　subplot(2,2,3)</p><p>　　plot(th,ae1)</p><p>　　xlabel('曲柄位置 (°)'),ylabel('刨刀加速度

20、(m/s^2)');</p><p>　　title('刨刀加速度線圖');</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　subplot(2,2,4)</p><p>　　plot(th,a3)</p><p>　　xlabel('曲柄位

21、置 (°)'),ylabel('角加速度(rad/s^2)');</p><p>　　title('導桿角加速度線圖');</p><p><b>　　grid on</b></p><p><b>　　編程圖</b></p><p><b&g

22、t;　　圖表 1-0</b></p><p><b>　　圖解法驗證：</b></p><p><b>　　當時,如下三圖:</b></p><p><b>　　各機構(gòu)如上圖所示.</b></p><p><b>　　圖表 2-1</b><

23、;/p><p><b>　　由圖1-1得:,</b></p><p><b>　　與圖1-0相符.</b></p><p>　　加速度如圖所示為4093.77與上圖1-0相符.</p><p>　　12點法確定飛輪轉(zhuǎn)動慣量:</p><p><b>　　擬合曲線如圖&l

24、t;/b></p><p>　　由程序得Md=0593*</p><p>　　由圖可知，交點分別為A(X=41),B(X=145),C(X=238),D(X=308).</p><p>　　由程序算出盈虧功W1=6.08*,W2=1.21*,W3=2.10*W4=51.18,剩余W5=-7.54*.</p><p>　　最大盈虧功[W]

25、=36670*/180=640.01</p><p>　　=,取速度不均勻系數(shù)為0.01，</p><p>　　=2334.48為飛輪轉(zhuǎn)動慣量</p><p><b>　　課程小結(jié)：</b></p><p>　　通過幾天的奮斗，在老師悉心的指導下，在同學們的密切配合下，我的機械原理課程設計終于完成了。雖然我的設計可能還有

26、不少的錯誤和誤差，但心中還是無比的喜悅。</p><p>　　在這幾天中，我有很多的體驗，同時也有我也找到許多的毛病，比如：專業(yè)知識的不能熟練應用，作圖時不圖不是太合理。但是通過這次實踐設計，我覺得我的能力有了很打的提高。比如：通過這次設計我學會了查找一些相關(guān)的工具書，并且鞏固復習了一些設計數(shù)據(jù)的計算方法（速度、加速度、力）。</p><p>　　自己的第一次設計，其中肯定有很多的不足，希

27、望在今后的設計中，能夠得到正真的提升，使自己的設計能力進一步趨向成熟。當然我也會努力學習讓自己的專業(yè)知識日益深厚。我在這次設計中感到了團隊合作的重要性。這將使我受益終生。</p><p>　　“功到自然成.”只有通過不鍛煉,自己才能迎接更大的挑戰(zhàn)和機遇,我相信我自己一定能夠在鍛煉成長。人生中會遇到很多的問題和坎坷，無論它們有多么的棘手，但我相信，只要努力，成功就一定會在眼前！</p><p&g