牛头刨床机械原理课程设计3点和6点

1、牛头刨床中导杆机构的运动分析及动态静力分析第一章 机械原理课程设计的目的和任务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学生第一次全面 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。 起目的在于进一 步加深学生所学的理论知识， 培养学生的独立解决有关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比较完整的概念，具备计算， 和使用科技资料的能力。在次基础上，初步掌握电算程序的编制，并能使用电子计算机来解决工程技术问题。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

2、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。第二章、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。第三章、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。第四章 机械原理课程设计的已知条件1、机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1所示。电动机经过皮带和齿轮传动，带动曲柄2

3、和固结在其上的凸轮 &刨床工作时，由导杆机构 2 3- 4-5 6带动刨头6和 刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀不切削，称为空回行程，此时要求速度较高，以提高 生产率。为此刨床采用有急回运动的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间， 凸轮8通过四杆机构1- 9- 10- 11与棘轮带动螺旋机构 （图1中未画），使工作台连同工件 作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作过程中，受到很大的切削阻力（在切削的 前后各有一段0.05H的空刀距离，简图1 , b）,而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在 整个运动循环中，受力变化是很大的， 这就影响了主轴的匀速转动，故需安装飞轮来减

4、小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。2.设计数据：见表I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L0204L02AL04BLbcL04S4XS6Y S6G4G6PYpJS4单位r/minmmNmmkgm2I603801105400.250.5240502007007000801.1方Lo4BLo4BII64350905800.30.5200502208009000801.2案L04BL04B皿724301108100.360.51804022062080001001.2L04BL04B第五章选择设计方案设计内容1导杆机构的运动分析已知：曲柄每分钟转n2 ,各构件尺寸及

5、重 心位置，且刨头导路位 x x于导杆端点 B所 作弧高的平分线上（见图 2）。要求：作机构的运动简图，并作机构两个 位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线 图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上（参考图例1 ）。曲柄位置图的作法为（图 2）取1和8'为工作 行程的起点和终点所对应的位置，取 1和7' 为切削起点和终点所对应的曲柄位置， 其余2、3、.12等，是由位置1起，顺2方向将曲柄圆周作12等分的位置。1机构运动简图c-B2、选择表i中方案n。第六章机构运动分析1曲柄位置“ 3”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“ 3”进行速度分

6、析。因构件 2和3在A处的转动副相连，故 Va2二VA3，其大小等于W21O2A，方向垂直于02A线，指向与 型一致。32=2 n n60 rad/s=6.702064328rad/sVa3=Va2 = 32 o2a=0.4869253273m/s （丄 02A）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V A4 =V A3 +V A4A3大小 ?V?方向 丄04A 丄O2A / O4B取速度极点P,速度比例尺 w=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-2图1-2则由图1-2知，V A4A3=0.3560011549 m/sVa4=0.4869253273 m/s又c4=V

7、 A4/ l O4A=1.163226793 rad/sVb=W4|o4b=0.67467154 m/s取 5 构件作为研究对象，列速度矢量方程，得vC = vB+ vCB大小 ?V?方向 / XX丄O4B 丄BC取速度极点p,速度比例尺 代=0.01(m/s)/mm,作速度多边行如图1-2。 则由图 1-2 知， vC5= 0.6686416587m/svCB=0.1024078292m/sw5=0.588550741rad/s2.加速度分析： 取曲柄位置“ 3”进行加速度分析。因构件 2 和 3 在 A 点处的转动副相连, nn故aA2 = aA3,其大小等于 322Io2A,方向由A指向

8、02。cj2=6.702064328rad/s,nnaA3=aA2二血2 Lo2a=6.7020643282X）.09m/s2=4.042589963m/s2取 3、4 构件重合点 A 为研究对象,列加速度矢量方程得：aA4n=a a4 + aA4T：=aA3n+aA4A3 K+aA4A3大小 :?®42l 04A?V2 W4 U4 A3?方向?Bt A_L O4BAtO2丄04B/ 04B (沿导路)取加速度极点为p,加速度比例尺Pa=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 'a ap=3.2638759m/s2a

9、B4= aB5 = aA4* L04B / L04A =40522083799 m s2取5构件为研究对象，列加速度矢量方程，得ntac = aB +sbB + a cb大小？ Val2CB?方向 / X轴 V C TB丄BC其加速度多边形如图13所示,有ac=p ' C a =4058026085 m/s22、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“3”。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 ? V?方向 丄04A 丄O2A II O4B取速度极点

10、P,速度比例尺 Mv=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-4。图1 4则由图 1-4 知，vA4=pa4 脚=0.4937347224 m/sVA4A3 =a394 pv=0.3622963846 m/sw4=V4/Lo4aVb = 34Lo4B=0.684407715m/s取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程，得VC = VB + VCB大小?V?方向 / XX丄O4B 丄BC其速度多边形如图 1-4 所示，有VC=0.6746306462 m/sVCB=0.1042921378m/s取曲柄位置“ 6”进行加速度分析 ,分析过程同曲柄位置“ 3”. 取曲柄构件 3 和 4 的重

11、合 点 A 进行加速度分析 . 列加速度矢量方程 , 得aA4n = a A4n k+ a A4 = a A3 + a A4A3 +aYA4A3大小?342l O4A?V2 GJ4V A4A3?方向?Bt O4丄 QB A tQ丄Qb （向右）/ O4B沿导路)取加速度极点为 p ,加速度比例尺 怎=0.01 (m/s2) /mm,作加速度多边形图1-5图1-5则由图1 5知，a A4 = p a4 a= 1.672045993 m/s22aB4 = aB5 = aA4* L04B / Lo4a =2.317767581 m s'取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得ac二aB+ac

12、Bn+acBT大小?VV?方向/ XXVC f B丄BC其加速度多边形如图15所示，有ac5 = p C ap=2.207695373 m/s2整理可得：各点的速度，加速度分别列入表n ,川中目位置3 234VaVbVc36. 7020643210163226790. 486925320. 674671 540. 668641 6566. 7020643210180013300. 493734720. 684407710. 67463064单位1/s1 / sm/ s表inx目位置'、aA3naA4taA4aBtaBac34. 04258993. 26368753. 21416284.

13、 52208370. 098774. 5802664. 04258991. 67204590. 58261 292. 31776750. 4661 02. 20769单位m/ s2第七章机构运态静力分析导杆机构的动态静力分析已知：各构件的质量 G （曲柄2、滑块3和连杆5的重量可以忽略不计），导杆4绕重 心的转动惯量Js及切削力P的变化规律见图1，b。要求：按表"所分配的第二行的一个位置，求各运动副中反作用力及曲柄上所需平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上（见图例1 ）。表W机构位置分配图学；1£惦号12.377JIQ特!41311115随誨号*5to1f ,1 J

14、17sf i r-1 >L1jr i4学生缢号11-b 2127Eg43*rsu:匚1 t012nrrj13rJA455-6杆组示力体共受五个力，分别为P、G6、Fi 6、Rl 6、R45,其中R4 5和Rl 6方 向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G和支座反力 F16均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B,惯性力Fi 6大小可由运动分 析求得，方向水平向左。选取比例尺口 = ( 1 0 N) / mm,作力的多边形。U=10N/mm已知 P=9000N , G6=800N ,又ac=ac5=2.207695373m/s2,那么我们可以计算Fi6=- G6/g &

15、; =-800/9.8 2.207695373=-180.2200304N又艺 F=P+G+F|6+F45+Fr|6=0 ,作为多边行如图1-6所示图1 6图1-6力多边形可得：Fr45=CD朗=9181.5664521NFr16= AD - pn=649.014527N在图1-6中，对c点取距，有Mc=-P yp-G6Xs6+ Fr16 X-F16 y S6=0代入数据得x=736.0138841m分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-7所示,图1-7已知：Fr54=-Fr45=-9181.5664521N，G4=220Nas4=aA4 lo4S4/lo4A2=101588837

16、91m/s2a4= aA4/ lO4A=0.582612951/0.41841411745=1.393431391由此可得：FS4=-G4/g >aS4 =-26.01575857NMs4=-Js4 - a=-1.2 >393431391N m=在图1-7中，对04点取矩得：MO4= M s4 + F|4 冷4 + F23/23+ F54/54 + G4/4 = 0 代入数据， 得M 04=-1.670917669-37.53572637 X).29+F23 X).24791637035+9181.5664521 >0.57164177839+220 >0.0441846418=0故 F23=-21159.27768NFx +Fy +G4