机械原理课程设计说明书牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析

《机械原理课程设计》说明书PAGEPAGEI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 学号：学生：指导老师：青岛理工大学琴岛学院教务处年月日

《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刘振国学号20080201149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——牛头刨床运动和动力分析一、机构简介与设计数据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1-1a。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。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，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生常率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。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（图中未画），使工作台连同工件做一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，图1-1b），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运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量a图a图b图图1-1

目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 =3\*ROMANIII1设计任务………………………12导杆机构的运动分析…………2导杆机构的动态静力分析……………………43.1运动副反作用力分析 43.2力矩分析64方案比较………………………75总结106参考文献101设计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，确定曲柄平衡力矩，并对不同法案进行比较，以确定最优方案。要求根据设计任务，绘制必要的图纸和编写说明书等。2导杆机构的运动分析2.1速度分析取曲柄位置1’对其进行速度分析，因为2和3在以转动副相连，所以VA2=VA3，其大小等于ω2l02a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∥O选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νA4=0.088m/sνA3=0.816m/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，选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νC5=0.16m/sνC5B5=0.044m/s2.2加速度分析取曲柄位置“1”故anA2=anA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程aA4=aA4τ+aA4τ=aA3n+aA4A3K+aA4A3v大小:?ω42lO4A?√2ω4υA4A3方向：?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向左）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.02（m/s2）/mm,作加速度多边形（见图b）.aA4≈aA4τ=6.52m/s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ大小?√√?方向∥XX√C→B⊥BCac5=11.72m/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然后可以列出等式如：又ΣF=G6+FI6+FR45+FR16=0，作多边行（见图c），µN=10N/mm。Fp45=750N，FR16=680N分离3,4构件进行运动静力分析，画出杆组力体图，：FR54=-FR45=750N，G4=220N对A点取矩得：ΣMA=FR54lAB+MS4-FS4ls4A-G4lS4A+FO4τ·O4A=0（以上各距离都为A点到该力所在直线的垂直距离FO4τ=683.5N又ΣF=FR54+FR23+FS4'+G4+FO4n+FO4τ=0,作力的多边形（见图d），µN=5N/mm。FR23=1610N，FO4n=403.2曲柄平衡力矩分析取构件2做受力分析做力矢量图（见图e）取μ=20N/mmFr32=Fr12=1610N对O2点取距，得平衡力矩为：M=8.05N/m4方案比较指标数据项目方案1方案2方案3备注功能质量0.780.7151.236工作段刨头最大速度0.5990.5510.527工作段刨头平均速度3.964.3411.72工作段刨头最大加速度23.231.842.869工作段刨头加速度最大变化率424347.2983工作段刨头的最大惯性力1593714494.320480机架对曲柄的最大反力8200600013625机架对导杆的最大反力90º85.11º90º85º90º86.94º最小传动角构件3、4/构件5、6892.471275.51411.96最大平衡力矩经济适用性能最大运动轮廓尺寸156875.09189080424440长宽机构复杂程度424242构件数运动副数序号指标类型指标名称指标值1运动性能工作段刨头接近等速运动的程度2工作段刨头加速度曲线平均斜率3动力性能刨头最大惯性力4两组最小传动角平均值的倒数5最大机架反力6最大平衡力矩7经济适用性最大运动轮廓尺寸长宽8机构复杂程度构件数运动副数附表2中部分符号含义如下：、：切削工作段刨头加速度曲线的最大、最小斜率；、：分别与和相对应的曲柄转角；：一级四杆机构的最小传动角；：二级四杆机构最小传动角。附表3：与计算值表以方案1为基准方案,为比较评定因素，其值为各方案的之比（最小的为最佳方案）。序号（同附表2）方案1方案2方案311.30211.2980.9972.3471.80216.13716.810.4242.3992.633624.41723.261.169831.5740.65410.6551.0020.90691.387515937114494.30.909204801.2856892.4711275.51.431411.961.5827156875.0911890801.214374002.708421421421综合比较，方案2在多种性能上占有优势，故应该选择方案2总结通过本次课程设计，对于机械运动学和动力学的分析与设计有了一个较完整的概念，同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。此外，通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途，这为我以后的学习指明了方向，让我在以后的学习中更加思路清晰，明确重点，从而更好的像需要的方向努力。同时这次设计也告诉我了无论是学习还是工作，都需要严谨二字，一个数据的微笑错误也可能导致最后的巨大差距，我们无论在学习还是工作都需要以一个端正的态度去用心的