牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析.doc

1、青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：机械原理课程设计学 院：机电工程系专业班级：学 号：学 生：指导老师：青岛理工大学琴岛学院教务处 2012年 06月20日 机械原理课程设计评阅书题目牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日摘 要机械原理课程是高等学校机械类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知识，特别是机械原理部分已学过的知识的第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力

2、学分析与设计的基本训练，是该课程的一个重要实践环节。其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力，用创新思想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。培养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析，学会按任务进行调研、实验、查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力，学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。机械原理课程设计说明书目 录摘 要I1设计任务12导杆机构的基本尺寸确定23 导杆机构的运动分析33.1 速度分析33.2 加速度分析44导杆机构的动态静力分析64.1 运动副

3、反作用力分析64.2 曲柄平衡力矩分析7总 结8参考文献9 1设计任务课程设计目的1、了解简单机械传动系统运动设计及方案设计基本原理。 2、熟悉平面机构的结构分析、运动分析、动态静力分析的基本知识。 3、熟练掌握常用机构的分析与设计的基本知识和技能。 将一个班级分为 2组，每组11人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作： 课程设计内容：牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析（1）绘制机构运动简图（两个位置）；（2）速度分析、加速度分析；（3）机构受力分析（两个位置求平衡力矩）；（上述四项作在一张A1号图纸上）（4）绘制运动线图s-，v-，a-， -。（上述四项绘制在一张A1号图纸上）

4、要求：独立完成以下文件： 1、A1号图纸一张（运动分析、加速度分析、动态静力分析、力矩图）；(1）符合一般制图要求（标题栏见附图）； （2）仔细填写参数表； （3）图面清洁，线条均匀；2、设计说明书一份。（打印，要求字迹工整） 82导杆机构的基本尺寸确定已知 曲柄每分钟转数，各构件尺寸及中心位置，且刨头导路x x 位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上，如图1-2。要求 作机构的运动简图。并作机构一到两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在一张A1号图纸上。（其中，机构的速度、加速度分析每人独立分析，运动线图需综合一个小组的数据作图。）曲柄位置图的做法如

5、图1-2。取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1和7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3、10等，是由位置1起，顺方向将曲柄圆周作10等分（例，或者可以据运动情况分点）的位置。图1-2表21方案导杆机构的运动分析HK55410996400.253102901.373 导杆机构的运动分析3.1 速度分析1、作机构运动简图，以=2的比例尺进行画图，作圆，并确定点，通过点向圆做切线，其中一条线切与圆点；并确定长度为；以h确定XX线，以点为基点，以长度画弧，交XX线于C点；以点开始对圆11分，确定8点即A点，连接与A点， 并延长至B点，做出C点。 2、作速度多边形。选取速度比例尺=0

6、.005（），用相对运动矢量图解法作速度多边形，并将起结果列入表。 （1）、求原动件上运动副中心A的v和a =l 0.57m/s 方向丄AO （31）（2）、解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。1）列出OB杆A点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件3、4上瞬时重合点（，）的方程，未知数为两个，其速度方程： = + （32） 方向： 丄 大小： ？ ？2）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表,则速度比例尺（m s/mm）=

7、0.005 ms/mm（33）3）作速度多边形，求出、根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则 (m/s)为=pa=0.305m/s（34）= /=0.66rad/s（35）其转向为顺时针方向。=0.425m/s（36）B点速度为，方向与同向.）列出C点速度矢量方程，作图求解、 = + (37) 方向： 水平 丄 丄 大小： ？ ？通过作图，确定点速度为 =bc=0.075m/s（38）=pc=0.415m/s（39）式中C点速度，方向为pc。3.2 加速度分析1、作加速度多边形 选取加速度比例尺=0.02（），用相对运动图解法速度多边形，并将起结果列入表。 2解待求点的加速度及其相关构件的

8、角加速度（）列出点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度牵连加速度相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度科氏加速度要求C点加速度，得先求出B点加速度，要求出B点的加速度，则需要求出A点的加速度，再根据A点的加速度作图求出： = + = + + (310)方向： 丄 丄大小： ? ? =2.1ms（311）(2)定出加速度比例尺=0.02（ m/s）/mm（312）(3)作加速度多边形，求出、，根据矢量方程图： 可求出：=2.15m/s（313）=0.26m/s(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解 、 （314） = + + + (31

9、5)方向： 水平 丄BC 大小： ？ 已知 ？ 已知 已知由上式可得： =2.1m/s 方向见附图 （316）4导杆机构的动态静力分析4.1 运动副反作用力分析已知 各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕中心的转动惯量及切削力P的变化规律如图1-1b。要求 求一个位置的运动副反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。以上内容和运动分析的内容画在同一张图纸上。方案导杆机构的动态静力分析G4G6PN274.468640001221.1表41 运动副反作用力分析1）选取阻力比例尺= 20，力比例尺=252）根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力和惯性力偶矩 ，并将

10、其合为一力，求出该力至重心的距离。3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。将所有位置的机构阻力，各运动副中的反作用力和平衡力矩的结果列入表中动态静力分析过程：在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。首先说明刨头的力的分析过程; 对于刨头可以列出以下力的平衡方程式： =0 + + + + = 0 (41) 方向： y轴 BC y轴 X轴 大小： 686 - ？ ？ 4000以作图法求得:位置2 = 3800 N = 920N （42）对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式： F=0 + + + + =0 (43) 方向: BC O4B

11、y轴 ? 大小： ？ 274.4 ?力矩平衡方程式： M=0 - -=0（44） 其中 M=/=3.63N/m（45）、分别为、作用于的距离 所以： =5180 N =1575 N （46）4.2 曲柄平衡力矩分析曲柄：在A点受，而点受，要达到平衡，有一个逆时针的MM=0，得M=219 Nm （47）总 结流星的光辉来自星体的摩擦，珍珠的晶莹来自贝壳的眼泪，成功的背后需要我们为之付出很大的努力。通过几天的奋斗，在几位老师悉心的指导下，在同学们的密切配合下，我的机械原理课程设计终于完成了。虽然我的设计可能还有不少的错误和误差，但心中还是无比的喜悦。在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到许多

12、的毛病，比如：专业知识的不能熟练应用，作图时不图不是太合理。但是通过这次实践设计，我觉得我的能力有了很打的提高。比如：通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并且巩固复习了一些设计数据的计算方法（速度、加速度、力）。自己的一次设计，其中肯定有很多的不足，希望在今后的设计中，能够得到真正的提升，使自己的设计能力进一步趋向成熟。当然我也会努力学习让自己的专业知识日益深厚。我在这次设计中感到了团队合作的重要性。这将使我受益终生。人生中会遇到很多的问题和坎坷，无论它们有多么的棘手，但我相信，只要努力，成功就一定会在眼前！参考文献1 机械工程手册编辑委员会编机械设计手册【M】第3版北京：机械工业出版社，20082 作者机械设计手册【M】第3版北京：机械工业出版社，2008P56-P78