機械原理課程設計--牛頭刨床機構(gòu)分析（i）

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課題名稱：機械原理課程設計</p><p>　　學 院：機械工程學院</p><p><b>　　專業(yè)班級： </b></p><p><b>　　學 號：</b></p>&l

2、t;p><b>　　學 生： </b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　2013年 03月 5日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　廣西科技大學課程設計說明書1</p>

3、<p><b>　　目錄2</b></p><p><b>　　前言3</b></p><p>　　1第2和第18′點的機構(gòu)簡圖4</p><p>　　2 導桿機構(gòu)的運動分析6</p><p>　　3導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析10</p><p><b

4、>　　4飛輪設計13</b></p><p>　　5凸輪機構(gòu)設計13</p><p><b>　　6總結(jié)語14</b></p><p><b>　　7參考文獻15</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p

5、>　　本次機械原理課程設計課題為：牛頭刨床機構(gòu)分析（I）</p><p>　　設計目的：完成工程師的基本訓練；回顧教材所學知識，綜合使用所學知識，進一步加深印象；培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力，使學生對于機械運動學和動力學的分析和設計有一個較完整的概念；提高綜合能力，包括使用技術資料能力、計算能力、分析能力、作圖能力、合作能力等。</p><p>　　設計要求完成的任務：（

6、1）畫兩指定位置的機構(gòu)運動簡圖；（2）繪制從動件運動線圖（位移—時間線圖、速度—時間線圖、加速度—時間線圖）；（3）對所負責位置進行速度、加速度分析，列方程，作多邊形；（4）對所負責位置進行受力分析，作受力多邊形，求出2桿的平衡力矩Mb值；（5）設計凸輪輪廓；（6）飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF的計算;(7)繪制齒輪輪廓；（8）編寫說明書。</p><p>　　經(jīng)過一周半的努力，我勝利完成了以上任務。通過這次設計，我的綜合能力

7、得到了應有的提高，達到了預期的目的。這次設計，有著重要的意義。我不僅回顧了上學期所學知識，還懂得了各個機構(gòu)間可以相互配合使用，以實現(xiàn)我們想要的機械運動。在繪圖的過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己存在的問題，并及時更正。通過和同學討論、合作，促進了同學間的交流。</p><p>　　1第2和第18′點的機構(gòu)簡圖</p><p>　?。ㄒ姼綀DA1一張、A2兩張）</p><p>　　

8、《機械原理課程設計》評閱書</p><p>　　2 導桿機構(gòu)的運動分析</p><p>　　2.1 “2”點速度分析</p><p>　　取曲柄位置“2”進行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA3=VA2，，其大小等于w2·lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與w2一致。</p><p>　　w2=2πn2/60 rad

9、/s=2×3.1415926×60／60=6.2831852 rad/s</p><p>　　VA3=VA2=w2·lO2A=6.2831852×0.11m/s=0.691 m/s（⊥O2A）</p><p>　　lO4A=0.28m曲柄位置“2”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）取構(gòu)件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程

10、，得</p><p>　　VA4 =VA3 + VA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　字母 pa4 pa3 a3a4</p><p>　

11、　A點的速度分析圖：µv=0.01(m/s)/mm，</p><p>　　則由A1圖紙上2點的速度圖知，</p><p>　　VA4=·μv=0.63m/s</p><p>　　VA4A3=a3a4·μv=25×0.01m/s=0.25m/s</p><p>　　w4=VA4∕lO4A =2.25rad

12、/s</p><p>　　VB=w4×lO4B=1.22 m/s</p><p>　?。命c的速度分析：µv=0.0１(m/s)/mm，</p><p>　　取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　V C = V B + V CB</p><p>　　大小 ?

13、 √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B </p><p>　　字母 pc pb bc</p><p>　　其速度多邊形如A1圖紙上2點的速度圖所示，</p><p>　　有 VC=lpc·μv=1.22 m/s<

14、;/p><p>　　VCB= Lcb·μv=0.0835m/s</p><p>　　w5=VCB∕Lcb =1.1364rad/s</p><p>　　2.2 “2”點加速度分析</p><p>　　取曲柄位置“2”進行加速度分析,.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p&

15、gt;　　aA4= a A4n + a A4τ = a A3n + a A4A3k + a A4A3γ</p><p>　　大小 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A3 ?</p><p>　　方向 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（

16、向右） ∥O4B（沿導路）</p><p>　　字母 πn n a4′ πa3′ a3′k k a4′</p><p>　　取加速度極為π,加速度比例尺=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖A1圖紙上2點的加速度多邊形</p><p>　　aA4n=w42lO4A=2.2

17、52×0.28=1.42 m/s2 </p><p>　　aA4A3k=2w4VA4A3=2×2.25×0.25=1.125 </p><p>　　a A4=πa4′·μa=3.05 m/s2 </p><p>　　a A4τ = na4′·μa =2.75m/s2

18、 </p><p>　　= a A4τ∕lO4A =2.75/0.28=9.82rad/s2</p><p><b>　　用加速度影象法求得</b></p><p>　　a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=5.88m/s2 </p><p>　　取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得<

19、;/p><p>　　aC5= a B5 + aC5B5n + aC5B5τ</p><p>　　大小 ? √ √ ?</p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　字母 πc πb bc′ c′c〞</p><p>　　取加速度極點

20、為P＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,其加速度多邊形如圖1─5</p><p>　　故 aC5 =πC′·μa =5.5m/s2</p><p>　　2.3 “18′”速度分析</p><p>　　取曲柄位置“18′”進行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故VA3=VA2，，其大小等于w2·lO2A，方向垂直于

21、O2 A線，指向與w2一致。</p><p>　　w2=2πn2/60 rad/s=2×3.1415926×60／60=6.2831852 rad/s</p><p>　　VA3=VA2=w2·lO2A=6.2831852×0.11m/s=0.691 m/s（⊥O2A）</p><p>　　lO4A=0.418m</p&

22、gt;<p>　　曲柄位置“18′”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）</p><p>　　取構(gòu)件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　VA4 =VA3 + VA4A3</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向

23、 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B</p><p>　　字母 pa4 pa3 a3a4</p><p>　　A點的速度分析圖：µv=0.01(m/s)/mm，</p><p>　　則由A1圖紙上18′點的速度圖知，</p><p>　　VA4=·μv=0.33m/s</p

24、><p>　　VA4A3=a3a4·μv=60.5×0.01m/s=0.605m/s</p><p>　　w4=VA4∕lO4A =0.7895rad/s</p><p>　　VB=w4×lO4B=0.426 m/s</p><p>　?。命c的速度分析：µv=0.0１(m/s)/mm，</p>

25、<p>　　取5構(gòu)件為研究對象，列速度矢量方程，得</p><p>　　V C = V B + V CB</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B </p><p>　　字母 pc pb

26、 bc</p><p>　　其速度多邊形如A1圖紙上18′點的速度圖所示，</p><p>　　有 VC=lpc·μv=0.425 m/s</p><p>　　VCB= Lcb·μv=0.11m/s</p><p>　　w5=VCB∕Lcb =1rad/s</p><p><

27、;b>　　2.4加速度分析</b></p><p>　　取曲柄位置“18′'”進行加速度分析,.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點A進行加速度分析.列加速度矢量方程,得</p><p>　　aA4= a A4n + a A4τ = a A3n + a A4A3k + a A4A3γ</p><p>　　大小

28、 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A3 ?</p><p>　　方向 B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿導路）</p><p>　　字母 πn n a4′ πa3′ a3′k k a4′

29、</p><p>　　取加速度極為π,加速度比例尺=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖A1圖紙上18′點的加速度多邊形</p><p>　　aA4n=w42lO4A=0.78952×0.418=0.26 m/s2 </p><p>　　aA4A3k=2w4VA4A3=2×0.7895&#

30、215;0.605=0.96 </p><p>　　a A4=πa4′·μa=2.8m/s2 </p><p>　　a A4τ = na4′·μa =2.85m/s2 </p><p>　　= a A4τ∕lO4A =2.85/0.418=6.82rad/s2</p><p><b>　　用加速度影

31、象法求得</b></p><p>　　a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=3.62m/s2 </p><p>　　取5構(gòu)件的研究對象，列加速度矢量方程，得</p><p>　　aC5= a B5 + aC5B5n + aC5B5τ;</p><p>　　大小 ? √ √ ?&

32、lt;/p><p>　　方向 ∥xx √ C→B ⊥BC</p><p>　　字母 πc πb bc′ c′c〞 </p><p>　　取加速度極點為π,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,其加速度多邊形如A1號圖紙18′點的加速度多邊形</p><p>　　故 aC5B5n= w52·l

33、cb=0.09 m/s2</p><p>　　aC5 =πC′·μa =3.525m/s2</p><p>　　3導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析</p><p>　　3.1 “2”動態(tài)靜力分析</p><p>　　取“2”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進行動態(tài)靜力分析，作阻力體如圖A1號圖紙“2”點受力分析圖所示。</p>&l

34、t;p>　　已知G6=700N，又ac=ac5=5.5m/s2,那么我們可以計算</p><p>　　pI6=- G6/g×ac =-700/9.8×5.5=-392.9N 在“2”點沒有切削阻力Fr,所以Fr=0 又ΣF= Fr+G6+pI6+ N16 + N45=0，如圖A1號圖紙“2”點5、6構(gòu)件的靜力分析的矢量圖所示。µN=25N。 由5、6構(gòu)件的力多邊形可得

35、： </p><p>　　N45=400N N16=675N</p><p>　　分離3,4構(gòu)件進行動態(tài)靜力分析，桿組力體圖如圖 A1紙3,4構(gòu)件運動靜力分析所示</p><p>　　已知： N54=- N45 =400N，G4=200N</p><p>　　由此可得： </p><p>　　Mi

36、4s=-JS4·α4=-1.1×9.82N·m= -10.8N·m</p><p><b>　　對A點取矩得：</b></p><p>　　ΣMA=Pi4′*lo4s4 cos28+G4lo4s4*sin5.5+ N54lo4b cos4- Mi4s –lo4s4N23=(60*0.27cos28+200*0.27*sin5.5

37、+400*0.54cos4+10.8）-0.28N23=0</p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得N23=800.5N </p><p>　　又 ΣF=N45+ G4+FIs+ N23+ Pi4′+N14=0,作力的3,4構(gòu)件運動靜力分析力</p><p><b>　　的矢量圖</b></p><p>　　所示，

38、1;N=10N/mm。 </p><p>　　3.2 曲柄平衡力矩分析</p><p>　　對曲柄2進行動態(tài)靜力分析，作組力體圖曲柄2進行動態(tài)靜力分析所示，</p><p>　　M= N23×0.11 cos 21=82.2N·m</p><p>　　3.3 “18′”點動態(tài)靜力分析</p><p&

39、gt;　　取“18′”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進行動態(tài)靜力分析，作阻力體如圖A1號圖紙“2”點受力分析圖所示。</p><p>　　已知G6=700N，又ac=ac5=3.525m/s2,那么我們可以計算</p><p>　　pI6=- G6/g×ac =-700/9.8×3.525=-251.79N 在“18′”點當刨刀切出時，沒有切削阻力Fr,所以Fr=0

40、 又ΣF= Fr+G6+pI6+ N16 + N45=0，如圖A1號圖紙“18′”點5、6構(gòu)件的靜力分析的矢量圖所示。µN=25N/mm。 由5、6構(gòu)件的力多邊形可得： </p><p>　　N45=255N N16=675N</p><p>　　分離3,4構(gòu)件進行動態(tài)靜力分析，桿組力體圖如圖 A1紙3,4構(gòu)件運動靜力分析所示</p><p>

41、;　　已知： N54=- N45 =255N，G4=200N</p><p>　　由此可得： </p><p>　　Mi4s=-JS4·α4=-1.1×6.818N·m= -7.5N·m</p><p><b>　　對A點取矩得：</b></p><p>　　ΣMA=P

42、i4′*lo4s4 cos5+G4lo4s4*sin15+ N54lo4B cos11- Mi4s –lo4s4N23=(58.67*0.27cos5+200*0.27*sin15+255*0.54cos11+7.5）-0.28N23=0</p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得N23=376.6N </p><p>　　又 ΣF=N45+ G4+FIs+ N23+ Pi4′+N14=0,作

43、力的3,4構(gòu)件運動靜力分析力</p><p><b>　　的矢量圖</b></p><p>　　所示，µN=10N/mm。 </p><p>　　3.4 曲柄平衡力矩分析</p><p>　　對曲柄18′進行動態(tài)靜力分析，作組力體圖曲柄18′進行動態(tài)靜力分析所示，µN=10N/mm </p&

44、gt;<p>　　M= N23×0.11 cos 63=18.8N·m</p><p>　　3.5 “18′”點動態(tài)靜力分析</p><p>　　取“18′”點為研究對象，分離5、6構(gòu)件進行動態(tài)靜力分析，作阻力體如圖A1號圖紙“2”點受力分析圖所示。</p><p>　　已知G6=700N，又ac=ac5=3.525m/s2,那么我

45、們可以計算</p><p>　　pI6=- G6/g×ac =-700/9.8×3.525=-251.79N 在“18′”點當刨刀沒 切出時，有切削阻力Fr,所以Fr=7000N 又ΣF= Fr+G6+pI6+ N16 + N45=0，如圖A1號圖紙底部“18′”點5、6構(gòu)件的靜力分析的矢量圖所示。µN=25N/mm。 由5、6構(gòu)件的力多邊形可得： N4

46、5=6750N </p><p>　　分離3,4構(gòu)件進行動態(tài)靜力分析，桿組力體圖如圖 A1紙3,4構(gòu)件運動靜力分析所示</p><p>　　已知： N54=- N45 =-6750N，G4=200N</p><p>　　由此可得： </p><p>　　Mi4s=-JS4·α4=-1.1×6.818N

47、·m= -7.5N·m</p><p><b>　　對A點取矩得：</b></p><p>　　ΣMA=Pi4′*lo4s4cos5+G4lo4s4*sin15+ N54lo4B cos11- Mi4s–lo4s4N23=(58.67*0.27cos5+200*0.27*sin15+6750*0.54cos11+7.5）-0.28N23=0<

48、/p><p>　　代入數(shù)據(jù)， 得N23=-8506.6N </p><p>　　又 ΣF=N45+ G4+F14+ N23+ Pi4′+N14=0,作力的3,4構(gòu)件運動靜力分力的矢量圖</p><p>　　所示，µN=10N/mm。 </p><p>　　3.6曲柄平衡力矩分析</p><p>　　對曲柄1

49、8′進行動態(tài)靜力分析，作組力體圖曲柄18′進行動態(tài)靜力分析所示，µN=10N/mm </p><p>　　M= N23×0.11 cos 63=424.8N·m</p><p><b>　　4飛輪設計</b></p><p>　　JF=900△ Emax/π2n2=0.32N·m2 （詳細圖解

50、見A2圖紙）  </p><p><b>　　5凸輪機構(gòu)的設計</b></p><p><b>　　1、設計數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　依據(jù)上述運動方程繪制角位移ψ、Φ的關系曲線（見圖紙）</p><p>　　2、作擺動從動件盤形凸輪輪廓設計：</p><p

51、><b>　?、旁O計原理</b></p><p>　　設計凸輪輪廓依據(jù)反轉(zhuǎn)法原理。即在整個機構(gòu)加上公共角速度（－ω）（ω為原凸輪旋轉(zhuǎn)角速度）后，將凸輪固定不動，而從動件連同機架將以（－ω）繞凸輪軸心逆時針方向反轉(zhuǎn)，與此同時，從動件將按給定的運動規(guī)律繞其軸心相對機架擺動，則從動件的尖頂在復合運動中的軌跡就是要設計的凸輪輪廓。</p><p><b>　　

52、2.設計過程</b></p><p>　　選取比例尺，作圖μl=1mm/mm。</p><p>　　（1）.選定凸輪轉(zhuǎn)動中心O2，選擇圖示比例后根據(jù)A2圖紙上圖解法確定的基圓半徑r02=42mm做基圓。</p><p>　　（2）.以O2為圓心，中心距d為半徑作從動件回轉(zhuǎn)中心的軌跡圓（運用反轉(zhuǎn)法后從動件的轉(zhuǎn)動中心O9將繞點O2反轉(zhuǎn)）</p>

53、<p>　?。?）.在軌跡圓上逆時針方向依次標出推程運</p><p>　　動角，遠休止角，回程運動角及近休止角。其中推程角和回程角均按每份15度等分。得各等分點O91，O92 , O 93……</p><p>　　（4）.以起點O9和各等分點O 91,O92 ,O93…...為圓心，lO9D為半徑，做圓弧，分別與基圓交一點A,A1A2A3……..</p>&

54、lt;p>　?。?）.分別以O 91A1,O92A2 ,O93A3……為基準量取角度位移，使∠A1O91A1` ∠A2O92A2` ∠ A3O93A3`……分別與其對應的擺角相等。得到A1`A2`A3`…</p><p>　?。?）.光滑連接A,A1` ,A2` .A3`….即得所求凸輪輪廓曲線。（具體圖形見相對應的A2圖紙）</p><p><b>　　總 結(jié) 語

55、</b></p><p>　　通過本次課程設計，我對于機械運動學與動力學的分析與設計有了一個比較完整的概念，同時，也培養(yǎng)了我表達，歸納總結(jié)的能力。此外，通過此次設計我也更加明確了自己所學知識的用途，這為以后的學習指明了方向，讓我在以后的學習中更加思路清晰，明確重點，從而向更好的方向努力。同時在設計的整個過程中葉發(fā)現(xiàn)了自己的很多的缺點，眼高手低，細節(jié)問題注意程度不夠，在處理關鍵的數(shù)據(jù)時往往要重復的計算好

56、幾遍，漏掉一個小數(shù)點就會導致數(shù)據(jù)偏差很大。</p><p>　　另外在設計的過程中，我將不斷培養(yǎng)自己的合作能力。自從第一天開始我們?nèi)嗤瑢W就積極投入到學習中去，完成各自的數(shù)據(jù)計算，基本草圖的繪制，數(shù)據(jù)的簡單處理，為了不影響全班同學的最后數(shù)據(jù)的計算和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，我每天都呆在繪圖室里，盡快完成當天的工作，為本組成員提供參考和數(shù)據(jù)的分析等等。我認為大家積極與他人交流，討論設計過程遇到的難題，一起去解決。也經(jīng)常幫助同學解

57、決問題。這種學習的方法也是值得借鑒的，在討論中學習，而且這種由同學自己得到的東西，同學們記得會更加的深刻，另外在討論學習過程中同學們之間的關系會更加密切，非常有利于增進同學之間的友誼。</p><p>　　通過本次課程設計使我明白了自己知識還比較欠缺，需要學習的東西好有很多，以前總認為自己掌握很好的東西，其實差的還很遠，尤其是在機械這個大行業(yè)里面，學了那么一丁點的東西，根本拿不出手，要想真正的在這個行業(yè)中有所建樹

58、，付出是你必須的，而且是不遺余力的去努力學習。</p><p><b>　　此致；敬禮！</b></p><p>　　非常感謝指導老師**教授對我們的悉心指導以及各位同學的幫助，順利的完成了本次的課程設計，努力改正自己的缺點與不足，為以后的工作道路打下堅實的基礎。</p><p><b>　　參考文獻</b></p&