機(jī)械課程設(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)械工程院</p><p>　　專業(yè)班級(jí)：機(jī)械工程及自動(dòng)化(數(shù)控技術(shù)方向)機(jī)自Y105班</p><p>　　2012年 02月 22日</p><p>

2、<b>　　摘 要</b></p><p>　　選取方案三，利用圖解法對(duì)1點(diǎn)和6電狀態(tài)時(shí)牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析，并匯總本方案所得各位置點(diǎn)的速度、加速度、機(jī)構(gòu)受力數(shù)據(jù)繪制曲線圖。</p><p>　　進(jìn)行方案比較，確定最佳方案。</p><p>　　將一個(gè)班級(jí)分為 3 組，每組12人左右，一組選擇一個(gè)備選方案進(jìn)行如下分析

3、工作：</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　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；</p><p>　?。?）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（兩個(gè)位置）；</p><p>　?。?）速度分析、加速度分析；</p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)受力分析（求平衡力矩）；</p

4、><p>　　（4）繪制運(yùn)動(dòng)線圖。</p><p>　　（上述三項(xiàng)作在一張A1號(hào)圖紙上）</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　廣西工學(xué)院1</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書1</b></p

5、><p><b>　　摘 要3</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)5</b></p><p>　　2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析6</p><p>　　3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析9</p><p><b>　　4飛輪設(shè)計(jì)10</b><

6、/p><p>　　5凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　6總結(jié)語11</b></p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的和任務(wù)</p&

7、gt;<p>　　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)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(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)。其意義和目的在于：</p><p>　　以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為結(jié)合點(diǎn)，把機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的各章理論和方法融會(huì)貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)；</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問題的能力

8、，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)較完整的概念，具備計(jì)算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。</p><p>　　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。</p><p>　　二、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法&l

9、t;/p><p>　　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。</p><p>　　三、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　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；</p><p>　　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

10、量圖；</p><p>　　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。</p><p>　　四、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的已知條件</p><p><b>　　設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　圖1-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.。</p><p>　　2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p>&

11、lt;p><b>　　2.1 速度分析</b></p><p>　　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(dòng)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=2×3.14×72／60=7.536rad/s<

12、/p><p>　　VA3=VA2=w2·lO2A=7.536×0.11m/s=0.603m/s（⊥O2A）</p><p>　　lO4A=0.428m</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(jìn)行速度分析，其分析過程同曲柄位置“1”。<

13、/p><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>　　VA4 =VA3 + VA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　A點(diǎn)的速度分析圖：

14、81;v=0.01(m/s)/mm，</p><p>　　圖2 A點(diǎn)的速度分析</p><p><b>　　則由圖1-4知，</b></p><p>　　VA4=·μv=0.54m/s</p><p>　　VA4A3=a3a4·μv=36×0.02m/s=0.268m/s</p>

15、;<p>　　w4=VA4∕lO4A =1.261rad/s</p><p>　　VB=w4×lO4B==0.7314 m/s</p><p>　?。命c(diǎn)的速度分析：µv=0.0１(m/s)/mm，</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得</p><p>　　VC= VB + VCB<

16、;/p><p>　　其速度多邊形如圖3所示，</p><p>　　圖3 C點(diǎn)的速度分析</p><p>　　有 VC= ·μv=0.729 m/s</p><p>　　VCB= Lcb·μv=0.0835m/s</p><p>　　w5=VCB∕Lcb =0.480rad/s</

17、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,分析過程同曲柄位置“3”.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA4= a A4n + a A4τ = a A3n + a A4A3k + a

18、A4A3γ</p><p>　　大小 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A3 ?</p><p>　　方向 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿導(dǎo)路）</p><p>　　取加速度極為P＇,加速度比例尺=0.05（m/s

19、2）/mm,作加速度多邊形圖</p><p>　　圖4 A點(diǎn)的加速度分析</p><p>　　a A4τ= p·μa =1.118m/s2</p><p>　　= a A4τ∕lO4A =2.610rad/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　

20、　a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=1.518m/s2 </p><p>　　取5構(gòu)件的研究對(duì)象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= + + aC5B5n + aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ √ √ ?</p><p>　　方向 ∥xx √

21、 ⊥O4B C→B ⊥BC</p><p>　　取加速度極點(diǎn)為P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,其加速度多邊形如圖1─5</p><p>　　圖5 C點(diǎn)的加速度分析</p><p>　　故 aC5 = p´C5″·μa =1.624m/s2</p><p>　　3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析

22、</p><p>　　3.1 運(yùn)動(dòng)副反作用力分析</p><p>　　取“1'”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 6所示。</p><p>　　圖6 5、6構(gòu)件的靜力分析</p><p>　　已知G6=800N，又ac=ac5=1.624m/s2,那么我們可以計(jì)算</p><p>

23、;　　FI6=- G6/g×ac =-800/9.8×1.624=99.42N</p><p>　　又ΣF=P+G6+FI6+F5c =0，作為多邊行如圖7所示，µN=40N/mm。</p><p>　　圖7 5、6構(gòu)件的靜力分析力的矢量圖</p><p>　　由圖 7力多邊形可得： </p><p>　　F

24、5c =9104.77N</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 8所示</p><p>　　圖8 3,4構(gòu)件運(yùn)動(dòng)靜力分析</p><p>　　已知： F45=- F5c =9104.77N，G4=220N</p><p>　　由此可得： </p><p>　　Mis=-JS4

25、·α4=-1.2×2.61N·m= -3.132N·m</p><p>　　在圖1-8中，對(duì)A點(diǎn)取矩得：</p><p>　　ΣMA=1.2*2.61+220*2.61*0.292/9.8+220*sin6.553*0.29+9104.77* cos1.96*0.29-F3At=0</p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得F3At

26、=12323.086N </p><p>　　又 ΣF=F45+F3At+FIs+G4+Fo4n+Fo4τ=0,作力的多邊形如圖9所示，µN=50N/mm。 </p><p>　　圖9 3,4構(gòu)件運(yùn)動(dòng)靜力分析力的矢量圖</p><p>　　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10

27、所示，</p><p>　　圖10 曲柄2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析</p><p>　　M= FR32×0.09=967.135N·m</p><p><b>　　4方案比較</b></p><p>　　選擇重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，將備選方案性能數(shù)據(jù)填入附表1，利用附表2所列評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算公式將計(jì)算結(jié)果填入附表3。在附

28、表3中以方案1為基準(zhǔn)方案,(ACR)jk 為比較評(píng)定因素，其值為各方案的(AF)jk之比（最小的為最佳方案）。</p><p>　　附表1：機(jī)構(gòu)性能比較表</p><p>　　附表2：機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)</p><p>　　附表2中部分符號(hào)含義如下：</p><p>　　、：切削工作段刨頭加速度曲線的最大、最小斜率；</p><

29、p>　　、：分別與和相對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角；</p><p>　　：一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角；</p><p>　?。憾?jí)四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角。</p><p><b>　　附表3：與計(jì)算值表</b></p><p>　　以方案1為基準(zhǔn)方案, 為比較評(píng)定因素，其值為各方案的之比（最小的為最佳方案）</p>&

30、lt;p><b>　　5總 結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)構(gòu)件的速度加速的分析有了更深的理解，并能靈活運(yùn)用。很好的鞏固了所學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)。在力結(jié)構(gòu)分析中拆分桿組，對(duì)各個(gè)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(shí)熟練了繪圖的注意事項(xiàng)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)較系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，學(xué)有所用。</p><p>　　達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的要求，能把機(jī)械原理課程

31、設(shè)計(jì)的各章理論和方法融會(huì)貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識(shí)；培養(yǎng)了獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問題的能力，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)較完整的概念，具備計(jì)算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。</p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）《機(jī)械原理》第七版，孫桓主編，高等教育出版社；</p><p>　?。?