牛头刨床的设计与分析.doc

一、概述
§1.1、课程设计的任务
机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、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知识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。
§1.2、课程设计的任务
（1） 按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终确定所选最优设计方案；
（2） 确定杆件尺寸；
（3） 绘制机构运动简图；
（4） 对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度、加速度；构件的角位移、角速度、角加速度。列表，并绘制相应的机构运
（5） 根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮；
（6） 根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺寸计算，绘制齿轮啮合图。按间歇运动要求设计间歇运动机等等；
（7） 要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸；
（8） 编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书。

§1.3、课程设计的方法
（9） 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，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；

1速度分析：
1、曲柄位置“1”速度分析，（列矢量方程，画速度图，加速度图）
取曲柄位置“1”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 rad/s=6.28rad/s
υA3=υA2=ω2·lO2A=6.28×0.11m/s=0.69m/s（⊥O2A）
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
υA4=υA3+υA4A3
大小 ? √ ?
方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B
取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2

图1-2
则由图1-2知， υA3=·μv=69×0.01m/s=0.69 m/s
υA4A3=2.2346 m/s
υA4=0.6624m/s
用速度影响法求得，
υB5=υB4=1.3068 m/s
又 ω4=υA4/ lO4A=2.42 rad/s
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得
υC5=υB5+υC5B5
大小 ? √ ?
方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC
取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。
则由图1-2知， υC5= ·μv=0m/s
υC5B5=0.13068m/s
ωCB=1.3329rad/s
2.加速度分析：
取曲柄位置“1”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，
故=,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。

ω2=6.28rad/s, ==ω22·LO2A=6.282×0.11 m/s2=4.34m/s2
取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：
aA4 = + aA4τ= aA3n + aA4A3K + aA4A3v
大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?

方向： ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向左） ∥O4B（沿导路）
取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm,
作加速度多边形如图1-3所示.

图１—3
则由图1-3知,
aA4 =P´a4´·μa =2.8m/s2
用加速度影象法求得aB5 = aB4 =5.4 m/s2

取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得
ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ
大小 ? √ √ ?
方向 ∥XX √ C→B ⊥BC
其加速度多边形如图1─3所示有
ac5 =p ´c5´·μa =0.9 m/s2
机构运态静力分析

步骤:
1）选取阻力比例尺= 100 。
2）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。
动态静力分析过程：
4)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。

已知G6=700N，又ac=ac5=0.9m/s2,那么我们可以计算
FS6= G6/g×ac =700/10×0.9=63N
又ΣF=G6+FS6+FN+FR160
得FN =65N FR16 =390N

对于构件3.4基本杆组为示力体，可以列出平衡方程式：
∑F=0 FR54 + FR34 + Fi4 + G4 + FR14=0
方向: ∥BC ⊥O4B ∥a4 ∥y轴 ?
大小： R54 ？ m4a4 220 ?

力矩平衡方程式：
∑M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0
由此可以求得F34= 435.35N
在摇杆上可以得到R34=-R32

心得体会
四天的课程设计结束了，在这短短的四天中，不仅检验了我所学的知识，又教会我如何完成一件事情。在设计过程中，相互探讨，相互学习，学会了理解与独立。
课程设计使我们专业知识综合应用的实际训练，使我们迈向社会，从事 职业工作前一个必不可少的过程。
通过这次对 牛头刨床的设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次牛头刨床设计的实际训练，巩固与拓展了运动与力学的分析。掌握了制图分析的步骤，了解了牛头刨床的基本结构，提高了计算能力，绘图能力。熟悉了规范与标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有所提高。
在这次设计过程中，虽然充满了艰辛与困难，但最终的成功也让我品尝到了苦尽甘来的喜悦，体会了学以致用，从中发现了自己平时的不足薄弱环节，从而加以弥补。
老师严谨细致，一丝不苟的作风，一直是我工作学习的榜样，老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给了我无尽的启迪。这次机械原理课程设计的每个实验细节和数据都离不开老师的指导，从而使我哦顺利的完成这次课程设计。
由于我设计能力有限，在设计过程中难免有许多错误，恳请老师多多指导。