牛头刨床课程设计说明书

牛头刨床运动分析运动静力分析

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084 学 号： 学 生： 指导老师：

青岛理工大学琴岛学院教务处

2010年12月22日

牛头刨床运动分析运动静力分析

《机械原理课程设计》评阅书

牛头刨床运动分析运动静力分析

摘 要

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，本次课程设计的主要内容是牛头刨床导杆机构的运动分析和动态静力的分析以及不同设计方案的比较。全班同学在分为三个小组后每人选择一个相互不同的位置，独立绘制运动简图，进行速度、加速度以及机构受力分析，绘制相关运动曲线图，最后将上述各项内容绘制在一张0号图纸上，并完成课程设计说明书。

本次《机械原理》课程设计的主要特点是具有较高的工作独立性内容联系性，和能够通过此次课程设计将相关课程中的相关知识融会贯通，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。

牛头刨床运动分析运动静力分析

目 录

摘要...................................................................................................................... 4 一、设计任务.........................................................................................................1

1、设计数据.......................................................................................................1 2、机构运动简图.................................................................................................2

二、导杆机构的运动分析.....................................................................................2

1、速度分析.......................................................................................................2 2、加速度分析....................................................................................................5

三、导杆机构的动态静力分析.............................................................................7

1、运动副反作用力分析......................................................................................7 2、曲柄平衡力矩分析..........................................................................................8

四、方案比较.......................................................................................................11 总结......................................................................................................................14 参考文献..............................................................................................................15

牛头刨床运动分析运动静力分析

一、设计任务

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

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，在此基础上进行相关设计。同时根据设计任务，绘制必要的图纸和编写说明书等。

1、设计数据：

见表1-1

表1-1

牛头刨床运动分析运动静力分析

2、机构运动简图

如图1-1

图1-1

牛头刨床运动分析运动静力分析

二、导杆机构的运动分析

取曲柄位置“6”进行速度分析、加速度分析。

1、速度分析

由于构件2和构件3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，大小等于ω2 lO2A, 方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

ω2=2πn2/60 （2-1-1）

计算得： ω2=7.54rad/s

υA2=ω2·lO2A （2-1-2）

计算得： υA3=υA2=7.54×0.11m/s=0.8294m/s （⊥O2A） （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 （2-1-3）

大小 ? √ ? 方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.004(m/s)/mm

，作速度多边形如图2-1-1。

图

2-1-1

牛头刨床运动分析运动静力分析

由图2-1-1得：

υA4=97.5mm*0.004=0.39m/s (⊥O4A向右)

因B与A同在导杆4上，由速度影像法

υB4/υA4= lO4B/ lO4A （2-1-4）

计算得： υB4=0.672m/s 而： υB5=υB4=0.672m/s

（2）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： 水平 ⊥O4B ⊥BC

（2-1-5）

取速度极点P，速度比例尺μv=0.004(m/s)/mm ，作速度多边形如图2-1-2。

P

C

B5

图2-1-2

由图2-1-2得：

υC5=165mm*0.004=0.66m/s (水平向右) υC5B5=37.5mm*0.004=0.15m/s ω4=υA4/ lO4A=0.8292 rad/s

牛头刨床运动分析运动静力分析

2、加速度分析

因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2A指向O2。

n

= aA3n其大小等于ω22lO2A,方向由

aA2n =ω22·lO2A (2-2-1)

已知： ω2=7.54rad/s 计算得： aA3

n

= aA2n =7.542×0.11 m/s2=6.25m/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 = 大小: ? 方向: ?

取加速度极点P’,加速度比例尺如图2-3-1所示。

2

µ=0.02（m/s）/mm ，作加速度多边形a

aA4n + aA4τ = aA3n + aA4A3k + aA4A3r （2-2-2）

ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ?

B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B（向右） ∥O4B（沿导路）

A4’

P’

n4’

A3’

K

图2-2-1

牛头刨床运动分析运动静力分析

由图2-2-1知：

aA4 =207mm*0.02 =4..14m/s2 aA4τ=206mm*0.02=4.12m/s2

由加速度影象法得：

aB4 / aA4= lO4B/ lO4A （2-2-3）

计算得：

aB4=7.135m/s2 aB5= aB4=7.135m/s2

取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。 得：

ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5τ （2-2-4）

大小： ? √ √ ? 方向： 水平 √ C→B ⊥BC

取加速度极点P’,加速度比例尺如图2-2-2所示。

2

µ=0.02（m/s）/mm ，作加速度多边形a

B5’

n5’

P’

C5’

图2-2-2

由图2-2-2得：

ac5 =350mm*0.02=7m/s2 (方向水平向左)

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