牛头刨床课程设计

河南理工大学《机械原理》课程设计计算说明书设计题目牛头刨床设计学院(部)机械与动力工程学院专业班级机械10升2班学生姓名刘鹏学号42指导教师(签字)贾志红01月10日至01月17日共1周2010年01月10日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Ⅰ603801105400.25L04B0.5L04B240502007007000801.1Ⅱ64350905800.3L04B0.5L04B200502208009000801.2Ⅲ724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.22第五章选择设计方案1机构运动简图ACBxx04O2图１－１2、选择表Ⅰ中方案Ⅰ。3第六章机构运动分析1、曲柄位置“1”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“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O2A线，指向与ω2一致。ω2=2πn2/60rad/s=6.28rad/sυA3=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1-2a3P图1-2则由图1-2知，υA3=4Pa·μv=69×0.01m/s=0.69m/sυA4A3=0m/s用速度影响法求得，4υB5=υB4=0m/s又ω4=υA4/lO4A=0rad/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=5Pc·μv=0m/sυC5B5=0m/sωCB=0rad/s2.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anA2=anA3,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.28rad/s,anA3=anA2=ω22·LO2A=6.282×0.11m/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=anA4+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=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形如图1-3所示.P'a'3b'c'图１—35则由图1-3知,aA4=P´a4´·μa=4.3m/s2用加速度影象法求得aB5=aB4=6.38m/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⊥BC其加速度多边形如图1─3所示,有ac5=p´c5´·μa=0.58m/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“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1-4。Pcba2a3图１—46则由图1-4知，υA4=pa4·μv=61×0.01=0.61m/sυA4A3=a3a4·μv=34×0.01m/s=0.34m/sυB5=υB4=υA4·O4B/O4A=0.81m/s取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得υC5=υB5+υC5B5大小?√?方向∥XX⊥O4B⊥BC其速度多边形如图1-4所示，有υC5=5Pc·μv=79×0.01=0.79m/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的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4=aA4n+aA4τ=aA3n+aA4A3k+aA4A3γ大小?ω42lO4A?√2ω4υA4A3?方向?B→A⊥O4BA→O2⊥O4B（向右）∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-571110:1a4''a4'k'a3'c6'b'c5'图1-5则由图1─5知，aA4τ=a4´a4″·μa=24×0.05m/s2=1.2m/s2α4″=aA4τ∕lO4A=21×0.05m/s2=1.05m/s2aA4=p´a4´·μa=33×0.05m/s2=1.65m/s2用加速度影象法求得aB5=aB4=aA4×lO4B/lO4A=0.125m/s2取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5=aB5+aC5B5n+aC5B5τ大小?√√?方向∥xx√C→B⊥BC其加速度多边形如图1─5所示，有aC5B5τ=C5´C5″·μa=23×0.05m/s2=1.15m/s2aC5=p´C5″·μa=41×0.05m/s2=2.05m/s28第七章．机构运态静力分析取“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1─6所示。FI6S6G6Fr45图1—6已知G6=700N，又ac=ac5=0.58m/s2,那么我们可以计算FS6=-G6/g×ac=-700/10×0.58=-40.6N又ΣF=P+G6+FS6+Fp45+FR16=0，作为多边行如图1-7所示，µN=10N/mm。r45FrG6G6FI6图1-79由图1-7力多边形可得：FR45=-aFR45·µN=-40×10N=-400NFR16=FS6FR16·µN=4.06×10N=40.6N分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，已知：FR54=-FR45=400N，G4=200N由此可得：FS4=-G4/g×aS4=20×4.3=86NMS4=-JS4·αS4=-1.1×4.3/0.3637N·m=-11.N·8m在图1-8中，对A点取矩得：ΣMA=FR54cos8。lAB+MS4-FS4·cos60。·ls4A-G4sin13。·lS4A+FO4τ·O4A=0Fr54Fr23FI4G4Fr14Fr14图1-8代入数据，得FO4τ=-170.6N10又ΣF=FR54+FR32+FS4'+G4+FO4n+FO4τ=0,作力的多边形如图1-9所示，µN=10N/mm。Fr23G4FI4Fr14Fr14Fr54图1-9由图1-9可得：FR23=FO4τFR32·µN=66.97×10N=669.7NFO4n=aFO4n·µN=4.9×10N=49N对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-10所示，µL=10N/m。Fr12Fr32图1-10Fr32=669.7N11第八章求刨头的位移，速度和加速度曲线位移与时间，速度与时间，加速度与时间曲线。a,位移图线b,速度图线位移图线01234567891011121314tSc系列1速度图线012345678910111213tVc系列112图1-11由以上三条曲线，位移与时间，速度与施加，加速度与时间曲线，可以看出牛头刨床的运行过程，c点的运动情况。第九章参考文献1、机械原理/孙恒，陈作模主编——六版——北京20012、理论力学Ⅰ/哈尔滨工业大学理论力学研究室编——六版——北京2002.83、机械原理课程设计指导书/罗洪田主编——北京1986.104、机械原理与课程设计上册/张策主编——北京2004.9第十章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。加速度图线01234567891011121314ta系列1