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1、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095学 号：学 生：指导老师：青岛理工大学琴岛学院教务处 2011年 6 月 30 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 日摘 要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
2、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
3、少电动机容量。 a图b图图1-1目 录一级标题用加黑四号宋体二级标题用小四宋体摘 要III1设计任务12 导杆机构的运动分析23 导杆机构的动态静力分析33.1运动副反作用力分析33.2曲柄平衡力矩分析34 方案比较4总 结5参考文献6（目录自动生成，插入引用索引和目录，目录，级别改完2级，然后按一级标题用加黑四号宋体，二级标题用小四宋体调整格式1设计任务 （一）设计的任务：牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析；1.绘制机构运动简图（两个位置）；2.速度分析、加速度分析（两个位置）；3.机构受力分析（两个位置求平衡力矩）；4.绘制运动线图。（二）设计要求：1.了解简单机械传动系统运动设计及
4、方案设计基本原理。2.熟悉平面机构的结构分析、运动分析、动态静力分析的基本知识。3.熟练掌握常用机构的分析与设计的基本知识和技能。图1-22 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2l02A，指向于2相同。2=2n2/60 rad/s=6.7rad/sVA2=VA3=2l02A=0.603m/s 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 A4 = A3 + A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4B 选比例尺v=0.006（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图1-3） A4=0.444m/s
5、图1-3 取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 C5 = B5 + C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BC 取速度极点p，选比例尺v=0.006（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图1-4） C5=0，918m/s C5B5=0.126m/s图1-42.2 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=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。 2=6.7rad/s, =22LO2A=4.0401m/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 = + aA4 = aA3n + aA4A3K + aA4A3v大小: ? 42l
6、O4A ? 24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿导路）取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形如图1-5所示. 图1-5取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得 ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5、大小 ? ?方向 XX CB BC其加速度多边形如图16所示，有 aC5 = pC5a =2.54 m/s2图1-6方案导杆机构的运动分析603801105400.250.52405064350905800.30.520050724301108100.360.518040方案导杆机构的动态静力分析G4G
7、6PN2007007000801.12208009000801.222062080001001.2表1-13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构件进行运动静力，力分析图如下：图1-7然后可以列出等式如： 又F=G6+FI6+FR45+FR16=0，作多边行，N=10N/mm。 Fr45=248N，FR16=600N 分离3,4构件进行运动静力分析，画出杆组力体图；在图1-8中，对A点取矩得： MO4=0， 得Fr23=872N 图1-83.2 曲柄平衡力矩分析对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-9所示， 图1-9如图1-10所示，为刨头的
8、位移，速度，加速度曲线总 结 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。通过这次课程设计我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对平面连杆机构有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学激烈讨论，团结合作，最终完美的实现了预期的目的，大家都受益匪浅，也对这次经历难以忘怀。 其次通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构及机构选型、运动方案的确定
9、以及对导杆机构运动分析有了初步详细精确的了解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，这都将为我以后参加工作实践有了很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。 我在这次设计中感到了合作的力量，增强了自己的团队精神。这将使我受益终生。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，20082 作者机械设计手册【M】第3版北京：机械工业出版社，2008P56-P783 罗红天，机械原理课程设计指导书，高等教育出版社 一、课程设计任务书1. 工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时,
10、如图(1-1）所示，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；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。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。切削阻力如图(b）所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr图（1-1）、设计说明书 1画机构的运动简图1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为：取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置
11、，1和7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，顺2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。 图1-2 取第I方案的第4位置和第9位置（如下图1-3）。 图 1-32. 对位置4点进行速度分析和加速度分析 （a） 速度分析 取速度比例尺=对A点： = + 方向： /大小： ？ ？=V= V=对于C点： = + 方向： / 大小： ？ ？ = = = = 速度分析图： 图 1-4(b)加速度分析 选取加速度比例尺为=对于A点：= + = + + 方向： A A / 大小： ？ ?由于= =2= 已知，根据加速度图1-5可得：=， =。=, =/=0.363626。另外还
12、可得出：= =对于C点 = + + 方向：/ B CB 大小： ？ ？ 由= ,=已知，根据根据加速度图可得：=，=加速度分析图： 图 1-53对位置9点进行速度分析和加速度分析 （a） 速度分析 取速度比例尺=对A点： = + 方向： /大小： ？ ？=V= V=对于C点： = + 方向： / 大小： ？ ？ = = = =速度分析图： 图 1-6(b)加速度分析 选取加速度比例尺为=对于A点：= + = + + 方向： A A / 大小： ？ ?由于= =2= 已知，根据加速度图1-7可得：=， =另外还可得出：= =对于C点 = + + 方向：/ B CB 大小： ？ ？ 由= ,=已知
13、，根据根据加速度图可得：=，=加速度分析图： 图 1-74. 对位置9点进行动态静力分析 取“9”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18所示。图 1-8已知G6=700N，又ac=ac5=4.2475055m/s2,那么我们可以计算FI6=- G6/gac = - (700/9.84.2475055)= - 303.393565N设与水平导轨的夹角为，可测得的大小为由 , 可计算出 , 分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-9所示 图 1-9已知： FR54=FR45=303.717328N，G4=200N由此可得： FI4 = - G4/g a4 = - 44.99051 根据，其中，分别为,作用于的距离（其大小可以测得），可以求得：=609.753093N。作力的多边形如图1-10所示 图 1-10由图1-10可得： = 250.04 N对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-11所示， 图 1-11作用于的距离为h，其大小为0.0523612m所以曲柄上的平衡力矩为：，方向为逆时针。
