机械课程设计牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析.doc

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

《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
20110271
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
牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床.
本次课程设计的主要内容是牛头刨床导杆机构的运动分析和动态静力的分析以及不同设计方案的比较.全班分两个小组,每人负责一个不同的相对位置,独立绘制运动简图, 进程速度 加速度和机构运动分析,绘制相关运动曲线图.最后将上述内容绘制到一张A1的图纸上,并完成课程设计说明书.
本次机械原理课程设计的主要特点是具有较高的工作独立性内容联系性,和能够通过该次课程设计将相关内容知识融会贯通,进一步加深学生所学的理论知识,培养学生独立解决有关问题的能力,使学生对机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念.
目 录

青岛理工大学琴岛学院 1
课程设计说明书 1
摘 要 3
1设计任务 5
2 导杆机构的运动分析
1速度分析……………………………………………….…………………..6
2加速度分析….............................................................................................7
3导杆机构的动态静力分析
1运动副反作用力分析…………………………………………………...…8
2曲柄平衡力矩分析………………………………………………….……9
4总 结 10
5参考文献 11

1设计任务
一、课程设计的性质、目的和任务
1．课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要教学环节。其意义和目的在于：
以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深学生所学的理论知识；
培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。
2．课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。动态静力分析，并根据给定的机器的工作要求，在次基础上设计；或对各个机构进行运动设计。要求根据设计任务，绘制必要的图纸，编制计算程序和编写说明书等。
二、机械原理课程设计的方法
机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念比较清晰、直观；解析法精度较高。
三、机械原理课程设计的基本要求
1．作机构的运动简图，再作机构两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程；
2．作机构两位置之一的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图；

3．用描点法作机构的位移，速度，加速度与时间的曲线。

2 导杆机构的运动分析

2.1 速度分析

w2=2πn2/60 rad/s=5.024rad/s
VA3=VA2=w2·lO2A=5.024×0.11m/s=0.54m/s（⊥O2A）
lO4A=0.364m
取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得
VA4 =VA3 + VA4A3
大小 ? √ ?
方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B
A点的速度分析图：µv=0.005(m/s)/mm，

由图纸可查
VA4=·μv=0.545m/s
VA4A3=a3a4·μv=36×0.02m/s=0.125m/s
w4=VA4∕lO4A =1.497rad/s
Ｃ点的速度分析：µv=0.055(m/s)/mm，
取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得
VC= VB + VCB
其速度多边形如图3所示，

有 VC= ·μv=0.640 m/s
VCB= Lcb·μv=0.040m/s
w5=VCB∕Lcb =0.299rad/s

2.2 加速度分析

取曲柄位置“1'”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“6”.取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得
aA4= a A4n + a A4τ = a A3n + a A4A3k + a A4A3γ
大小 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A3 ?
方向 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿导路）

取加速度极为P＇,加速度比例尺=0.02（m/s2）/mm,作加速度多边形图
aA3n=2.776 m/s2 Aa4=o.622 m/s2

取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得
aC5= + + aC5B5n + aC5B5τ㎡
大小 ? √ √ √ ?
方向 ∥xx √ ⊥O4B C→B ⊥BC

取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,

故 aC5 = p´C5″·μa =0.375m/s2

3导杆机构的动态静力分析
3.1 运动副反作用力分析
取“1'”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图 6所示。
图6 5、6构件的静力分析
已知G6=686N，又ac=ac5=375m/s2,那么我们可以计算
FI6=- G6/g×ac =-70×1.624=1.5N
又ΣF=P+G6+FI6+F5c =0，作为多边行如图7所示，µN=0.03N/mm。

由图力多边形可得：
F5c =4560N
分离3,4构件进行运动静力分析，
图8 3,4构件运动静力分析
已知： F45=- F5c =4560N，G4=200N
由此可得：
Mis=-JS4·α4=-1.1×0.75N·m= -0.825N·m
在图1-8中，对A点取矩得：
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

代入数据， 得FR23=5301N
又 ΣF=F45+F3At+FIs+G4+Fo4n+Fo4τ=0,作力的多边形如图9所示，µN=0.03N/mm。

图9 3,4构件运动静力分析力的矢量图

3.2 曲柄平衡力矩分析
对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图10所示，

图10 曲柄2进行运动静力分析
M= FR32×0.09=477.09N·m

4总 结
通过本次课程设计，对构件的速度加速的分析有了更深的理解，并能灵活运用。很好的巩固了所学运动学知识。在力结构分析中拆分杆组，对各个构件杆组进行受力分析并利用绘图法求解约束力。同时熟练了绘图的注意事项，对所学的知识有了一个较系统认识，学有所用。
达到了本次设计的要求，能把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深了所学的理论知识；培养了独立解决有关本课程实际问题的能力，对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。
“功到自然成”只有不段努力,自己才能迎接更大的挑战和机遇,我相信自己能在其中不断成长,享乐其中.
感谢张老师本学期对我的照顾, 谢谢老师

5参考文献

[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，2008
[2]《机械原理》第七版，孙桓主编，高等教育出版社；
[3]《机械原理课程设计指导书》，罗洪田主编，高等教育出版社。