牛头刨床导杆机构的运动分析动态静力分析汇总机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf

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1、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 083 班 学 号：学 生：指导老师：学院教务处 2010年 12月 23 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 学号 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 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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作

2、出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时关键词：牛头刨床、速度、加速度、力与力矩 本次课程设计是对刨床的的设计参数进行评定，设计过程分为三组，主要是对刨头 的加速度、速度和受力情况进行分析和计算，然后作出刨头的速度矢量图、加速度矢量 图和力与力矩的矢量图

3、，统计刨头不同位置的速度、加速度、力的参数，将数据绘制成 曲线图，然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数，在进行组与组之间的对比，得 出最优参数。最后分析其原因。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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析

4、方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时目 录 摘 要.III 1设计任务.1 2.1速度分析.3 2.2加速度分析：.3 3导杆机构的动态静力分析.5 3.1刨头的力的分析过程：.5 3.2对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式：.5 3.3曲柄2平衡力矩分析 .5 4方案比较.6 总 结.8 参考文献 .9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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室

5、主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时1设计任务 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1-1 0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&刨床工作时，由导杆机构 2-3-4-

6、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，以提高生产率。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 工作台连同工件作一次进给运动，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5H的空刀距离，见图1-1,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运转，故需安装飞

7、轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。课程设计的任务: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。设计数据:表1-1 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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲

8、线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时设计 内容 导杆机构的运动分析 导杆机构的动态静力分析 符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 Y S6 G4 G6 P YP JS4 单位 r/mi n mm N mm kgm2 皿 72 430 110 810 0.36 LO4B 0.5 LO4B 180 40 220 62

9、0 8000 100 1.2 图1-2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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时

10、由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时2导杆机构的运动分析 2.1速度分析 取曲柄位置“9”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故.A3=A2，其大小等于-2 1O2A，方向垂直于02 A线，指向与32 致 2=2 n n60 rad/s=7.54 rad/s：A3=A2=；2 I02A=0.83m/s(丄 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 大小？0.829?方向 丄O4A 丄O2A/O4B 速度比例尺Jv=0.005(m/s)/mm，作速度多边形，A4=Pa4 3=89.3%.005m/s=0.447 m/s、A4A3=-v Pb=133.9(X

11、005m/s=0.669 m/s 又 4=、A3A3/lo4A=0.4467/0.0.316 rad/s=1.24 rads -B4=4 为AB=1.24 X).81 m/s=1 m/s 取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B 5+C5B5 大小？1?方向/导杆 丄O4B 丄BC 取速度极点P，速度比例尺Jv=0.005(m/s)/mm,作速度多边行 则由图知，、,5=%pc5=19.6 X.005 m/s=0.98m/s -C5B5=42.3 X.005 m/s=0.216 m/s 5=C5 B5/L BC=0.216/0.2916=0.74 rad/s 2.2加速度分析：取曲柄

12、位置“9”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连,A4 -A3+-A4A3(2-1)取速度极点P，(2-2)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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于

13、平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时故a：2=a：3,其大小等于，22io2A,方向由A指向。2 2=7.54rad/s n n 2 2 2 2 aA3=aA2=2 LO2A=7.54 X).11 m/s=6.25m/s=2CO4 vA3A3=2Xl.24 X.6996=1.73 m/s a：4=42lo4A=1.242X).316=0.552 m/s 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：n n K r aA4=aA4+aA4=aA3+aA4A3+a A4A3(2-3)2 大小：？-4 lO

14、4A?6.25 2-4 A3A3?方向：？BA 丄O4B A O2丄O4B(向左)/04B(沿导路)取加速度极点为P/，加速度比例尺=0.02(m/s2)/mm,作加速度多边形.T 2 2 aA4=350 X.02m/s=7m/s 2 aA4=7.05 m/s aB4=7.05 X.81/0.316=15.8 m/55 取5构件为研究对象，列加速度矢量方 大小 aC5=?n aB5+a 5B5+2 15.8 5 lBC T aC5B5?(2-4)方向 丄导杆/aA4/BC 丄BC 取加速度极点为 p/,加速度比例尺 2 二a=0.05(m/s)/mm 其加速度多边形有：2 aC5=0.005

15、X.34=15.67m/i5 K aA4A3 ac6=ac5（同向）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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲

16、柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时3导杆机构的动态静力分析 3.1刨头的力的分析过程：对于刨头可以列出以下力的平衡方程式：EF=0 P+G6+Fl6+FR45+FR16=0(3-1)方向：/x 轴 竖直向下与aC6反向/BC（推力）竖直向上 大小:0 620-m6ac6?以作图法求得:FR45=991 N FR16=639N 3.2对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式:对于摇杆滑块可以列出以下力的平衡方程式：ZF=0 FR54+FR34+Fl4+G4+FR14=0(3-2)方向：/BC 丄O4B/aA4/y 轴？大小 991N 2680N -m4 aA4

17、220N?对04力矩平衡方程式：（取顺时针为正）ZM=0 FR54*y1+G6*y2-FR34*y 3+FI4*y4+M=0(3-3)得到：FR34=2680N 由此可以求得FRI4的大小：F“4=1525 N 3.3曲柄2平衡力矩分析 对O点取力矩平衡方程式：（取顺时针为正）即 FR34 对 02 力矩：M=93 N-m 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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨

18、头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时4方案比较 附表 4-1:序号(同附 表 2)万案 1 万案 2 方案 3(AF)jk(ACR)jk(AF)jk(ACR)jk(AF)jk(ACR)jk 1 1.356 1 1.32 0.77 1.6 1.17 2 3.55 1 2.73 0.76 9.1 2.56

19、3 260.7 1 360.8 1.38 618.7 2.37 4 0.0235 1 0.0230 1.02 0.0227 0.96 5 8878 1 14174 1.60 15578 1.75 6 2675 1 5510 2.06 1466 0.54 7 0.167 1 0.270 0.48 0.333 1.99 附表 4-2:机构性能比较表 指标数据项目 万案 1 万案 2 方案 3 备注 功能质量 V6max(m/S)0.762 0.79 1.245 工作段刨头最大速度 V6m(m/s)0.562 0.598 0.78 工作段刨头平均速度 a6 max(m/s)3.9 4.42 9.78

20、 工作段刨头最大加速度 y6 max 28.64 11.43 11.4 工作段刨头加速度最大变化率 FI 6 max(N)260.5 360.82 618.7 工作段刨头的最大惯性力 F12 max(N)8888 14174 15578 机架对曲柄的最大反力 F14 max(N)2675 5510 7630 机架对导杆的最大反力 y.min /0/85 0/87 0/88.2 最小传动角构件34构件5、6 Mbmax(N m)851.4 1066.5 1466 最大平衡力矩 经济 适用 性能 取大运动轮廓尺寸(mm mm)315X 530 270X 298 419X 796 长汇宽 机构复杂程

21、度 6X 7 6X 7 6 X 7 构件数沢运动副数 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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上

22、的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时附表 4-3:机构评价指标 序号 指标类型 指标名称 指标值（AF斤 1 运动性能 工作段刨头接近等速运动的程度 v6 max/v6m 2 工作段刨头加速度曲线平均斜率 y6max1+y6min2 叫和2 3 动力性能 刨头最大惯性力 F|6max 4 两组最小传动角平均值的倒数 2 y+Y 3、4m in 5、6m in 5 最大机架反力 F12 max 6 最大平衡力矩 M bmax 7 经济适用性 最大运动轮廓尺寸 长汉宽 8 机构复杂程度 构件数X运动副数 附表4-3中部分符号含义如下：y6max、y6min:切削工作段刨头加

23、速度曲线的最大、最小斜率；1、；：2:分别与y6max和Gmin相对应的曲柄转角 创；3、4min:一级四杆机构的最小传动角；5、6min:二级四杆机构最小传动角。结论：从总体数据来看，第一组数据是最好的，但也有其不足之处，比如其运 动性能和经济性能不如第二组好；第三组数据也有一些优点其最小传动角比其他 组大，这样可以避免死点等情况，其最大平衡力矩比较小。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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速

24、度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时总 结 本次课程设计持续一周，可以说是紧张又有学到了知识，从中可以发现许多 的问题，发现问题以后就要解决，从中会学到很多，也发现了自己的很多问题，特别是专业课不熟悉，作图不熟练，这些都导致了课程设计过程中特别是作图时 出现的误差，所以要

25、认真学好专业知识，多熟悉专业方面的知识，在作图方面 要多练习，在数据统计过程中发现有些点的数据和实际值有较大的出入，这可能 是有些同学在计算过程中没有计算正确，也可能是某些参数的矢量方向弄反了，通过再三的核对、检查，有些比较大的误差我们可以更正过来，但有些小的误差 我们无法避开，这很可能是画图时出现的误差。本次课程设计我们分为三组，三 组各有自己的数据，完成作图后进行比较，看看那个方案比较好，这样的比较可 以让我们比较全面的了解刨床的一些设计参数，虽然不能说我们的数据是完全正 确的，但从线条的走向趋势来看还是能大体的反映一些设计要求的，可以说这次 课程设计是一次模拟真实的的设计，通过计算各项（

26、AF）jk,，比如运动性能、动 力性能、经济适用性。运动性能表现在速度和加速度方面；动力性能表现在所受 的力和力矩方面，而经济性表现在机构的复杂程度上。通过三组数据的比较可以 很明显的看出第一组数据是比较好的，其运动性能、动力性能、经济适用性都比 较好。通过几天的课程设计我们发现问题解决问题，收获了很多，但也存在不足，希望学校多组织几次这样的活动，让我们能够更全面的掌握专业方面的知识。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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计

27、算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时参考文献 1 机械工程手册编辑委员会编.机械设计手册【M.第3版北京：机械工 业出版社，2008 2 哈尔滨工业大学理论力学研究室编.理论力学1 六版北京 2002.8 3 孙桓等主编机械原理（第六版）高等

28、教育出版社 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学号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教研室意见总成绩答辩教师签名年月日室主任签名年月日关键词牛头刨床速度加速度力行分析和计算然后作出刨头的速度矢量图加速度矢量图和力与力矩的矢量图统计刨头不同位置的速度加速度力的参数将数据绘制成曲线图然后分析曲线图的走势来评定刨床的各项参数在进行组与组之间的对比得出最优参数最后分析以列出平衡方程式曲柄平衡力矩分析方案比较总结参考文献设计任务牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床如图电动机经皮带和齿轮传动带动曲柄和固结在其上的凸轮刨床工作时由导杆机构带动刨头和刨刀作往复运动刨头右行时