機械課程設(shè)計--牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析、動態(tài)靜力分析

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課題名稱：機械原理課程設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院：機械工程院</p><p>　　專業(yè)班級：機自Y111</p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b&g

2、t;　　學(xué) 生： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　2012年 03月 7日</p><p>　　《機械原理課程設(shè)計》評閱書</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　機械課程設(shè)計是對

3、我們這次學(xué)期學(xué)過機械原理的一次實際運用的檢驗，他涉及到了我們對機構(gòu)的認識、對運動簡圖的應(yīng)用，還有對齒輪的傳動比的理解等等。</p><p>　　機械原理課程設(shè)計是機械基礎(chǔ)系列課程中的重要一環(huán).a該設(shè)計既具有承上啟下的作用,4又具有獨立的功能.a本次課程設(shè)計涉及的理論基礎(chǔ)繼承了機械原理課程的理論教學(xué)內(nèi)容、方法和手段,4使機構(gòu)學(xué)、齒輪學(xué)在設(shè)計中充分應(yīng)用.a其中,也為下學(xué)期的機械設(shè)計打下鋪墊，為我們的創(chuàng)新思維、實踐創(chuàng)新

4、設(shè)計提供了手段.a本次課程設(shè)計用涉及的機構(gòu)運動分析、力分析的解析方法、機構(gòu)設(shè)計方法等工程上的實用方法也能體現(xiàn)和應(yīng)。</p><p>　　我們這組主要是牛頭刨的設(shè)計，牛頭刨床的滑枕帶著刨刀，作直線住復(fù)運動。因滑枕前端的刀架形似牛頭而得名。主要用于加工平面、溝槽和成形面。刨削加工由于切削速度較低，且回程時不進行切削，因此生產(chǎn)效率較低。因而研究牛頭刨床機構(gòu)的急回運動特性，對產(chǎn)品質(zhì)量的保證及其生產(chǎn)效率的提高具有重要的意義

5、。一般的牛頭刨床在工作前需要進行一些調(diào)整，即行程位置調(diào)整和行程長度調(diào)整。通過行程位置調(diào)整手柄調(diào)節(jié)滑枕絲杠可以調(diào)整刀架的行程位置；通過行程長度調(diào)整方撐調(diào)節(jié)擺桿機構(gòu)的曲柄長度可調(diào)整滑枕的行程長度。通過后面的分析可知這將影響到機構(gòu)的運動性能。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　廣西工學(xué)院1</b></

6、p><p><b>　　課程設(shè)計說明書1</b></p><p><b>　　1設(shè)計任務(wù)4</b></p><p>　　2 導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析6</p><p>　　3導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析12</p><p><b>　　4飛輪設(shè)計17</b>&

7、lt;/p><p>　　5凸輪機構(gòu)設(shè)計18</p><p><b>　　6總結(jié)語19</b></p><p><b>　　7參考文獻19</b></p><p><b>　　1設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　一、課程設(shè)計的性質(zhì)、目的和任務(wù)<

8、/p><p>　　1．課程設(shè)計的目的：機械原理課程設(shè)計是高等工業(yè)學(xué)校機械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機械運動學(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：</p><p>　　以機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計為結(jié)合點，把機械原理課程設(shè)計的各章理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識；</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生獨立解決有關(guān)本課程實際問題

9、的能力，使學(xué)生對于機械運動學(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。</p><p>　　2．課程設(shè)計的任務(wù)：機械原理課程設(shè)計的任務(wù)是對機器的主題機構(gòu)進行運動分析。動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定的機器的工作要求，在次基礎(chǔ)上設(shè)計；或?qū)Ω鱾€機構(gòu)進行運動設(shè)計。要求根據(jù)設(shè)計任務(wù)，繪制必要的圖紙，編制計算程序和編寫說明書等。</p><p>　　二、機械原理課程設(shè)計的方

10、法</p><p>　　機械原理課程設(shè)計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。</p><p>　　三、機械原理課程設(shè)計的基本要求</p><p>　　1．作機構(gòu)的運動簡圖，再作機構(gòu)兩個位置的速度，加速度圖，列矢量運動方程；</p><p>　　2．作機構(gòu)兩位置之一的動態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作

11、力的矢量圖；</p><p>　　3．用描點法作機構(gòu)的位移，速度，加速度與時間的曲線。</p><p>　　四、機械原理課程設(shè)計的已知條件</p><p><b>　　設(shè)計數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　圖1-1 機構(gòu)運動簡圖.。</p><p>　　2 導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析</p>

12、<p>　　2.1 第10點速度分析</p><p>　　取曲柄位置“1'”進行速度分析。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O2 A線，指向與w2一致。</p><p>　　w2=2πn2/60 rad/s=2×3.14×60／60=6.28rad/s</p><p

13、>　　VA3=VA2=w2·lO2A=6.28×0.11m/s=0.691m/s（⊥O2A）</p><p>　　lO4A=0.466m</p><p>　　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）</p><p>　　取曲柄位置“3”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“1”。</p><p&

14、gt;　　取構(gòu)件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　VA4 =VA3 + VA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　A點的速度分析如圖紙A1所示</p>

15、<p><b>　　則由圖A1</b></p><p>　　VA4=·μv=0.565m/s</p><p>　　VA4A3=a2a4·μv=36×0.02m/s=0.41m/s</p><p>　　w4=VA4∕lO4A =1.224rad/s</p><p>　　VB=w4&#

16、215;lO4B==0.661 m/s</p><p>　　Ｃ點的速度分析：µv=0.0１(m/s)/mm，</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　VC= VB + VCB</p><p>　　其速度多邊形如圖紙A1所示，</p><p>　　則有

17、VC= ·μv=0.652 m/s</p><p>　　VCB= Lcb·μv=0.098m/s</p><p>　　2.2 第10點加速度分析</p><p>　　取曲柄位置“1'”進行加速度分析,分析過程同曲柄位置“3”.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA4

18、= a A4n + a A4τ = a A3n + a A4A2k + a A4A2γ</p><p>　　大小 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A2 ?</p><p>　　方向 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左）

19、 ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極為P＇,加速度比例尺=0.1（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖紙A1所示</p><p><b>　　則有</b></p><p>　　a A4τ= p·μa =1.42m/s2</p><p>　　= a A4τ∕lO4A =3.047rad/s2

20、</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=1.85m/s2 </p><p>　　取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= + + aC5B5n + aC5B5τ</p&

21、gt;<p>　　大小 ? √ √ √ ?</p><p>　　方向 ∥xx √ ⊥O4B C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm,其加速度多邊形如圖紙A1所示</p><p>　　圖5 C點的加速度分析</p><p>　　故

22、 aC5 = p´C5″·μa =1.25m/s2</p><p>　　2.3 第22點速度分析</p><p>　　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）</p><p>　　取曲柄位置“3”進行速度分析，其分析過程同曲柄位置“1”。</p><p>　　取構(gòu)件3和4的重合點A進行速度分

23、析。列速度矢量方程，得</p><p>　　VA4 =VA3 + VA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　A點的速速分析如圖A1所示</p><p><b>　　則由

24、圖紙A1知，</b></p><p>　　VA4=·μv=0.495m/s</p><p>　　VA4A3=a2a4·μv=36×0.02m/s=0.155m/s</p><p>　　w4=VA4∕lO4A =1.133rad/s</p><p>　　VB=w4×lO4B==0.610 m/

25、s</p><p>　?。命c的速度分析：µv=0.0１(m/s)/mm，</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　VC= VB + VCB</p><p>　　其速度多邊形如圖紙A1所示，</p><p>　　圖A1 C點的速度分析</p><p

26、>　　有 VC= ·μv=0.580 m/s</p><p>　　VCB= Lcb·μv=0.155m/s</p><p>　　2.4第22點加速度分析</p><p>　　取曲柄位置“1'”進行加速度分析,分析過程同曲柄位置“3”.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p>

27、<p>　　aA4= a A4n + a A4τ = a A2n + a A4A2k + a A4A2γ</p><p>　　大小 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A2 ?</p><p>　　方向 B→A ⊥O4B A→O

28、2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極為P＇,加速度比例尺=0.1（m/s2）/mm,作加速度多邊形圖紙A1所示</p><p>　　圖紙A1 A點的加速度分析</p><p>　　a A4τ= p·μa =3.65m/s2</p><p>　　= a A4τ∕lO4A =11.6

29、6rad/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=8.65m/s2 </p><p>　　取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= + + aC5B5n + aC5B5τ

30、</p><p>　　大小 ? √ √ √ ?</p><p>　　方向 ∥xx √ ⊥O4B C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,其加速度多邊形如圖A1所示</p><p>　　故 aC5 = p´C5″·μa =8

31、.8m/s2</p><p>　　3導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析</p><p>　　3.1 運動副反作用力分析</p><p>　　取“1'”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進行運動靜力分析，作阻力體如圖紙A1 所示。</p><p>　　5、6構(gòu)件的靜力分析</p><p>　　已知G6=700N，又ac=ac5=1

32、.25m/s2,那么我們可以計算</p><p>　　PI6=- G6/g×ac =-700/9.8×1.25=89.28N</p><p>　　又ΣF=Fr+G6+PI6+N16+N45=0，作為多邊行如圖紙A1所示，</p><p>　　5、6構(gòu)件的靜力分析力的矢量圖</p><p>　　由圖A1力多邊形可得： <

33、;/p><p>　　N45 =6900N</p><p>　　分離3,4構(gòu)件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖A1所示</p><p>　　3,4構(gòu)件運動靜力分析</p><p>　　已知： N54=N45 =6900N，G4=200N</p><p>　　由此可得： </p><p>　

34、　Mis=-JS4·α4=-1.1×3.047N·m= -3.352N·m</p><p>　　在圖紙A1圖，對A點取矩得：</p><p>　　得N23=7986N </p><p>　　又 ΣF=N54+G4+PI4+N23+N14=0,作力的多邊形如圖紙A1圖所示， </p><p>　　3,4

35、構(gòu)件運動靜力分析力的矢量圖</p><p>　　3.2 曲柄平衡力矩分析</p><p>　　對曲柄2進行運動靜力分析，作組力體圖如圖紙A1圖所示，</p><p>　　曲柄2進行運動靜力分析</p><p>　　M= N32×h=725N·m</p><p>　　3.3運動副反作用力分析</

36、p><p>　　取“1'”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進行運動靜力分析，作阻力體如圖 6所示。</p><p>　　圖6 5、6構(gòu)件的靜力分析</p><p>　　已知G6=700N，又ac=ac5=1.25m/s2,那么我們可以計算</p><p>　　PI6=- G6/g×ac =-700/9.8×8.65=

37、6180N</p><p>　　又ΣF=Fr+G6+PI6+N16+N45=0，作為多邊行如圖紙A1圖所示，µN=100N/mm。</p><p>　　圖7 5、6構(gòu)件的靜力分析力的矢量圖</p><p>　　由圖紙A1圖力多邊形可得： </p><p><b>　　N45 =600N</b></p&

38、gt;<p>　　分離3,4構(gòu)件進行運動靜力分析，桿組力體圖如圖紙A1圖所示</p><p>　　3,4構(gòu)件運動靜力分析</p><p>　　已知： N54=N45 =600N，G4=200N</p><p>　　由此可得： </p><p>　　Mis=-JS4·α4=-1.1×11.6N

39、83;m= -12.76N·m</p><p>　　在圖紙A1圖中，對A點取矩得：</p><p>　　得N23=7986N </p><p>　　又 ΣF=N54+G4+PI4+N23+N14=0,作力的多邊形如圖紙A1圖所示，µN=100N/mm。 </p><p>　　3,4構(gòu)件運動靜力分析力的矢量圖</p&

40、gt;<p>　　3.2 曲柄平衡力矩分析</p><p>　　對曲柄2進行運動靜力分析，作組力體圖如圖紙A1圖所示，</p><p>　　曲柄2進行運動靜力分析</p><p>　　M= N32×h=49N·m</p><p><b>　　4.飛輪設(shè)計</b></p>&

41、lt;p>　　繪制驅(qū)動力矩M所作的驅(qū)動功A= A（φ）線圖。因M為常數(shù)，且一個運動循環(huán)中驅(qū)動功等于阻力功，故將一個循環(huán)中的A= A（φ）線圖的始末兩點 以直線相連，即為A= A（φ）線圖。</p><p>　　求最大動態(tài)剩余功[A]。將A= A（φ）與A= A（φ）兩線圖相減，即得一個運動循環(huán)中的動態(tài)剩余功線圖A= A（φ）。該線圖的縱坐標(biāo)最高點與最低點的距離，即表示最大動態(tài)剩余功[A]。</p>

42、;<p>　　確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J。由所得的[A]，按下式確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　J=900 [A]/π2nδ</p><p><b>　　如A2圖紙所示.</b></p><p>　　按照上述步驟得到飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為JF=0.304kg·m2</p><p><b>　

43、　5.凸輪設(shè)計</b></p><p><b>　　步驟：</b></p><p>　　根據(jù)從動件運動規(guī)律，按公式分別計算推程和回程的（），然后用幾何作圖法直接繪出（φ）及φ（ψ）線圖。</p><p>　　求基圓半徑r及凸輪回轉(zhuǎn)中心O至從動件擺動中心O的距離l OO。按φ（ψ）線圖劃分ψ角時，可將其所對的弧近視看成直線，然后根據(jù)三

44、角形相似原理，用圖解法按預(yù)定比例分割ψ角所對應(yīng)的弧，自從動件擺動中心O作輻射線與各分割點想連，則ψ角便按預(yù)定比例分割。</p><p>　　作圖時，如取μ= l OD*μ，則可直接根據(jù)（φ）線圖上各縱坐標(biāo)值，在O點的相應(yīng)輻射線上由D點分別向左或右截取各線段，線段所代表的實際長度就等于等于l OD* 。截取方向可根據(jù)D點速度方向順著凸輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過90后所指的方向來確定。然后按許用壓力角[а]作出凸輪軸心的安全區(qū)，求出

45、凸輪的基圓半徑r和中心距l(xiāng)OO9。</p><p>　　3）根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)向，擺桿長l OD，角位移線圖ψ=ψ（φ）圖和以上求得的r，l OO，畫出凸輪理論廓線，并找出其外凸輪曲線最小曲率半徑P。然后，再選取滾子半徑r，畫出凸輪的實際廓線。作法如A2圖紙所示。</p><p><b>　　6.總 結(jié)</b></p><p>　　美麗的花朵必須要

46、通過辛勤的汗水澆灌.有開花才有結(jié)果,有付出才有收獲. 通過一周多的奮斗，在老師親切地指導(dǎo)下，在同學(xué)們的密切配合下，當(dāng)然也有自己的努力和辛酸,這份課程設(shè)計終于完成了,心里無比的高興,因為這是我們 努力的結(jié)晶. 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，但是通過這次實踐設(shè)計，我覺得我有了很大的提高。 其次，通過這次設(shè)計我學(xué)會了查找一些相關(guān)的工具書，并初步掌握了一些設(shè)計數(shù)據(jù)的計算方法； 再次，自己的計算機繪圖水平也有了一定的提高

47、，并對所學(xué)知識有了進一步的理解。 當(dāng)然，作為自己的第一次設(shè)計，其中肯定有太多的不足，希望在今后的設(shè)計中，能夠得到改正，使自己日益臻于成熟，專業(yè)知識日益深厚。 我在這次設(shè)計中感到了合作的力量，增強了自己的團隊精神。這將使我受益終生。 “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.在此，還要特別感謝高中慵和高尚晗兩位教授的細心指導(dǎo)，如果沒有你們的幫助指導(dǎo)我是不可能完成設(shè)計的！謝謝！</p

48、><p>　　再次，自己的計算機繪圖水平也有了一定的提高，并對所學(xué)知識有了進一步的理解。 當(dāng)然，作為自己的第一次設(shè)計，其中肯定有太多的不足，希望在今后的設(shè)計中，能夠得到改正，使自己日益臻于成熟，專業(yè)知識日益深厚。 我在這次設(shè)計中感到了合作的力量，增強了自己的團隊精神。這將使我受益終生。 “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.在此，還要特別感謝高中慵和高尚晗兩位教

49、授的細心指導(dǎo)，如果沒有你們的幫助指導(dǎo)我是不可能完成設(shè)計的！謝謝！</p><p><b>　　7.參考文獻</b></p><p>　　1、《機械原理》/高中庸 孫學(xué)強 汪建曉主編</p><p>　　3、《機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》</p><p>　　4、《機械原理課程設(shè)計任務(wù)書》</p><p&g