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1、内蒙古农业大学机电工程学院课程设计说明书课题名称：机械原理课程设计学 院：机电工程院专业班级：农业机械化及其自动化蒙1班学 号：2009127096学 生：俄日格力指导老师：张雷 日 期：2011年7月05日 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
2、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。I 目 录摘要.一、设计任务.11、设计数据.12、机构运动简图.1二、导杆机构的运动分析.21、速度分析.22、加速度分析.3三、导杆机构的动态静力分析.51、运动副反作用力分析.52、曲柄平衡力矩分析.6四、方案比较.7总结.10参考文献.11一、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
3、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。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2 lO2A, 方向垂直于O2 A线，指向与2一致。2=2n2/60 计算得： 2=6.28rad/sA2=2lO2A 计算得： A3=A2=6.280.11m/s=0.69m/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： A4=A3+A4A3 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度极点P，速度
4、比例尺v=0.01(m/s)/mm ，作速度多边形如图。由图得： A4=0.58m/s (O4A向左)因B与A同在导杆4上，由速度影像法B4/A4= lO4B/ lO4A 计算得： B4=0.59m/s而： B5=B4=0.59m/s（2）取5构件作为研究对象，列速度矢量方程。得： C = B + CB 大小： ? ?方向： 水平 O4B BC取速度极点P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm ，作速度多边形如图。由图得： C=0.57m/s (水平向左)CB=0.115m/s4=A4/ lO4A=1.1 rad/s2、加速度分析因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n = aA3n其大
5、小等于22lO2A,方向由A指向O2。aA2n =22lO2A 已知： 2=6.28rad/s计算得： aA3n = aA2n =6.2820.11 m/s2=4.34m/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 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k + aA4A3r 大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向: ? BA O4B AO2 O4B（向右） O4B（沿导路）取加速度极点P,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm ，作加速度多边形如图所示。由图知：aA4 =5.1m/s2由加速度影象法得：aB4 / aA4= lO4B/
6、lO4A 计算得：aB4=8.8m/s2aB5= aB4=8.8m/s2取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。得：ac = aB + acBn + a cB 大小： ? ?方向： 水平 CB BC取加速度极点P,加速度比例尺a=0.05（m/s2）/mm ，作加速度多边形如图所示。得： ac5 =8.55m/s2 (方向水平向右)三、导杆机构的动态静力分析1、运动副反作用力分析取“6”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析。FI6=- G6/gac 已知： P =7000NG6=700Nac=ac5=8.55m/s2,计算得： FI6 =598.5NF=P+G6+FI6+FR16+FR4
7、5=0 取极点P”，比例尺N=10N/mm，作力多边形如图所示。由图得：FR45 =610NFR16 =680N2、曲柄平衡力矩分析（1）分离3、4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图所示。如图，对O4点取矩得：M O4=FR45h45+FR23h23+GhG+FI4hI4+M=0 已知： FR54=-FR45=610N h54=0.127mG4=200NhI4=17.93/88=0.018mas4 =1/2* aB=4.4m/s2 所以： FI4=-mas4=88N = a B/lO4B=16.3 rad/ s2 得： J=1.1kgm 2M= J=17.93将数据代入式计算得：FR23=6
8、4.2N又：F=FR54+FR32+FI4+G4+F14=0 取极点P”，比例尺N=40N/mm，作力多边形如图所示。得 FR14=20*4.4=88N（2）对曲柄2进行运动静力分析，作力分析如图所示。得： FR32=- FR23=-64.2N Mb=3.4Nm四、方案比较附表1指标数据项目方案1方案2方案3备注功能质量0.780.7151.236工作段刨头最大速度0.5990.5510.527工作段刨头平均速度3.964.3411.72工作段刨头最大加速度23.231.842.869工作段刨头加速度最大变化率424347.2983工作段刨头的最大惯性力1593714494.320480机架对曲柄的最大反力8200600013625机架对导杆的最大反力9085.1190859086.94最小传动角构件3、4/构件5、6892.471275.51411.96最大平衡力矩经济适用性能最大运动轮廓尺寸156875.09189080424440长宽机构复杂程度424242构件数运动副数附表2序号指标类型指标名称指标值1运动性能工作段刨头接近等速运动的程度2工作段刨头加速度曲线平均斜率3动力性能刨头最大惯性力4两组最小传动角平均值的倒数5最大机架反力6最大平衡力矩7经济适用性最大运动轮廓尺寸长宽8机构复杂程度构件数运动副数附表2中部分符
