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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11-21班学 号：20110271023学 生：宋文超指导老师：张红丽青岛理工大学琴岛学院教务处 2011年 12月 16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宋文超学号20110271023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 要选取方案一，利用图解法对6点状态时牛头刨床导杆机构进行运动分析、动态静力分析，并汇总本方案所得各位置点的速度、加速度、机构受
2、力数据绘制曲线图。进行方案比较，确定最佳方案。将一个班级分为 3 组，每组12人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作：课程设计内容：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；（3）机构受力分析（求平衡力矩）；（4）绘制运动线图。（上述四项作在一张0号图纸上目 录青岛理工大学琴岛学院1课程设计说明书1摘 要31设计任务52 导杆机构的运动分析63导杆机构的动态静力分析95总 结126参考文献131设计任务一、课程设计的性质、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专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学
3、分析与设计的训练，是本课程的一个重要教学环节。其意义和目的在于：以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深学生所学的理论知识；培养学生独立解决有关本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较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。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。二、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
4、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。三、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。四、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64350905800.30.5200502208009000801.1图1-1方案一，六点所示位
5、置机构简图。2 导杆机构的运动分析 2.1 速度分析 取曲柄位置位置6速度分析。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VA3=VA2，其大小等于w2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与w2一致。w2=2n2/60 rad/s=5.02rad/sVA3=VA2=w2lO2A=7.5360.11m/s=0.54m/s（O2A）lO4A=0.243m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 VA4 =VA3 + VA4A3大小 ? ?
6、方向 O4A O2A O4BA点的速度分析图：v=0.05(m/s)/mm，图2 A点的速度分析则由图1-4知， VA4=v=0.54m/s VA4A3=a3a4v=360.02m/s=0.14m/s w4=VA4lO4A =1.071rad/s点的速度分析：v=0.05(m/s)/mm，取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得VC= VB + VCB其速度多边形如图3所示，图3 C点的速度分析有 VC= v=0.525 m/s VCB= Lcbv=0.045m/s w5=VCBLcb =0.335rad/s2.2 加速度分析取曲柄位置“1”进行加速度分析,分析过程同曲柄位置“6”.取曲柄构件3
7、和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得 aA4= a A4n + a A4 = a A3n + a A4A3k + a A4A3大小 w42lO4A ? w22lO2A 2w4VA4 A3 ?方向 BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿导路）取加速度极为P,加速度比例尺=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图图4 A点的加速度分析 a A4= pa =1.118m/s2= a A4lO4A =0.75rad/s2用加速度影象法求得a B5 = a B4 = a A4 lO4B/lO4A=0,733m/s2 取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得 aC5= + +
8、aC5B5n + aC5B5大小 ? ?方向 xx O4B CB BC取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm,其加速度多边形如图15图5 C点的加速度分析 故 aC5 = pC5a =0.42m/s23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构件进行运动静力分析，作阻力体如图 6所示。图6 5、6构件的静力分析已知G6=700N，又ac=ac5=0.42m/s2,那么我们可以计算FI6=- G6/gac =-701.624=29.4N 又F=P+G6+FI6+F5c =0，作为多边行如图7所示，N=30N/mm。 图7 5、6构件的
9、静力分析力的矢量图 由图 7力多边形可得： F5c =4560N 分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 8所示图8 3,4构件运动静力分析已知： F45=- F5c =4560N，G4=200N 由此可得： Mis=-JS44=-1.10.75Nm= -0.825Nm 在图1-8中，对A点取矩得：MA=1.2*2.61+220*2.61*0.292/9.8+220*sin6.553*0.29+9104.77* cos1.96*0.29-F3At=0 代入数据， 得F3At=4960N 又 F=F45+F3At+FIs+G4+Fo4n+Fo4=0,作力的多边形如图9所示，N=30N/m
10、m。 图9 3,4构件运动静力分析力的矢量图3.2 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10所示，图10 曲柄2进行运动静力分析 M= FR320.09=517.8Nm5总 结通过本次课程设计，对构件的速度加速的分析有了更深的理解，并能灵活运用。很好的巩固了所学运动学知识。在力结构分析中拆分杆组，对各个构件杆组进行受力分析并利用绘图法求解约束力。同时熟练了绘图的注意事项，对所学的知识有了一个较系统认识，学有所用。达到了本次设计的要求，能把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深了所学的理论知识；培养了独立解决有关本课程实际问题的能力，对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。6参考文献（1）机械原理第七版，孙桓主编，高等教育出版社；
