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

1、 机械原理课程设计 说明书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：机械设计制造及其自动化11-21班学 号：20110271023学 生：宋文超指导老师：张红丽青岛理工大学琴岛学院教务处 2011年 12月 16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宋文超学号20110271023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 要选取方案一，利用图解法对6点状态时牛头刨床导杆机构进行运动分析、动态静力分析，并汇总本方案所得各位

2、置点的速度、加速度、机构受力数据绘制曲线图。进行方案比较，确定最佳方案。将一个班级分为 3 组，每组12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（求平衡力矩）；（4）绘制运动线图。（上述四项作在一张0号图纸上目 录青岛理工大学琴岛学院1课程设计说明书1摘 要31设计任务52 导杆机构的运动分析63导杆机构的动态静力分析95总 结126参考文献131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

3、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

4、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。四、机械原理课程设计的已知条件设计数据：设 计内 容导 杆 机 构 的 运 动 分 析导杆机构的动态静力分析符号 n2l0204l02al04blbcl04s4xs6ys6g4g6pypjs4单位r/minmmnmmkgm2方案64350905800.30.5200502208009000801.1

5、图1-1方案一，六点所示位置机构简图。2 导杆机构的运动分析 2.1 速度分析 取曲柄位置位置6速度分析。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va3=va2，其大小等于w2lo2a，方向垂直于o2 a线，指向与w2一致。w2=2n2/60 rad/s=5.02rad/sva3=va2=w2lo2a=7.5360.11m/s=0.54m/s（o2a）lo4a=0.243m曲柄位置“6”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“6”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。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

6、+ va4a3大小 ? ?方向 o4a o2a o4ba点的速度分析图：v=0.05(m/s)/mm，图2 a点的速度分析则由图1-4知， va4=v=0.54m/s va4a3=a3a4v=360.02m/s=0.14m/s w4=va4lo4a =1.071rad/s点的速度分析：v=0.05(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，图3 c点的速度分析有 vc= v=0.525 m/s vcb= lcbv=0.045m/s w5=vcblcb =0.335rad/s2.2 加速度分析取曲柄位置“1”进行加速度分析,分析过程同曲

7、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 a4 = a a3n + a a4a3k + a a4a3大小 w42lo4a ? w22lo2a 2w4va4 a3 ?方向 ba o4b ao2 o4b（向左） o4b（沿导路）取加速度极为p,加速度比例尺=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图图4 a点的加速度分析 a a4= pa =1.118m/s2= a a4lo4a =0.75rad/s2用加速度影象法求得a b5 = a b4 = a a4 lo4b/lo4a=0,733m/s2 取5构件的研究对象，列加速度矢量方

8、程，得 ac5= + + ac5b5n + ac5b5大小 ? ?方向 xx o4b cb bc取加速度极点为p,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm,其加速度多边形如图15图5 c点的加速度分析 故 ac5 = pc5a =0.42m/s23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=700n，又ac=ac5=0.42m/s2,那么我们可以计算fi6=- g6/gac =-701.624=29.4n 又f=p+g6+fi6+f5c =0，作为多边行如图7所示，n=30n/

9、mm。 图7 5、6构件的静力分析力的矢量图 由图 7力多边形可得： f5c =4560n 分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 8所示图8 3,4构件运动静力分析已知： f45=- f5c =4560n，g4=200n 由此可得： mis=-js44=-1.10.75nm= -0.825nm 在图1-8中，对a点取矩得：ma=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f3at=4960n 又 f=f45+f3at+fis+g4+fo4n+fo4=0,作力的多边形如图9所示，n=30n/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= fr320.09=517.8nm5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，