機(jī)原課程設(shè)計-牛頭刨

1、哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計題 目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動及動力分析專業(yè)年級： 機(jī)械電子工程10-3班 學(xué)生姓名： 馬 原 學(xué) 號： xxx xxx xxx 指導(dǎo)教師： 劉 新 娜 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院完成時間： 2012 年 1 月 3 日 機(jī)械原理課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：牛頭刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動及動力分析機(jī)械原理課程設(shè)計工作內(nèi)容：一傳動方案如圖1所示圖1 牛頭刨床機(jī)構(gòu)傳動方案圖二設(shè)計數(shù)據(jù)三分配位置如圖2所示：曲柄的整個工作周期分為12等分112，另加1點(diǎn)，7點(diǎn)，總共14點(diǎn)。1點(diǎn)為工作行程起點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置； 1點(diǎn)為切削行程起點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置；7 點(diǎn)為切削終點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置。按照學(xué)號排列

2、，每14名同學(xué)為一組，依次類推。圖2 曲柄運(yùn)動位置分配圖三設(shè)計內(nèi)容1畫出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖并用作圖法分析速度，加速度圖，列矢量運(yùn)動方程；2作當(dāng)前位置的動態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；3用描點(diǎn)法作機(jī)構(gòu)的速度，加速度與時間的曲線。四設(shè)計要求1. 1號圖紙一張；2.課程設(shè)計說明書一份；3.在一周內(nèi)完成并通過答辯資料：機(jī)械原理工程力學(xué)指導(dǎo)教師簽字： 簽名：年 月 日系主任簽字：簽名：年 月 日 目 錄1、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖52、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析53、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動態(tài)經(jīng)歷分析74、 基于 UG 的運(yùn)動學(xué)仿真85、 心得體會 10附圖1： 位置5機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 附圖2： 位置5速度多邊形 附圖3： 位置

3、5加速度多邊形 附圖4： 導(dǎo)桿受力分析圖 附圖5： 圖5 倒桿扭矩圖附圖6： 位置5機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 附圖7： 滑塊位移圖 附圖8： 滑塊速度圖附圖9： 滑塊加速度圖 101 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡圖1、選取長度比例尺µ作出機(jī)構(gòu)在位置5 的運(yùn)動簡圖。如圖1所示，取µ=l/OA（m/mm)進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實(shí)際長度，OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時，必須注意µ的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機(jī)構(gòu)運(yùn)動完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。圖1 位置5機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖2導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析1、求原動件上運(yùn)動副中心A的v和a v= l 0.6

4、908m/s式中vB點(diǎn)速度（m/s）方向丄AOa= l=4.3382m/s式中aA點(diǎn)加速度(m/s）,方向A O2、解待求點(diǎn)的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對運(yùn)動與牽連運(yùn)動和相對運(yùn)動關(guān)系矢量方程式，作圖求解。列出OB桿A點(diǎn)的速度矢量方程 根據(jù)平面運(yùn)動的構(gòu)件兩點(diǎn)間速度的關(guān)系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件2、4上瞬時重合點(diǎn)A（A，A）的方程，未知數(shù)為兩個，其速度方程： v v + v方向：丄AO丄AOAO大小：？ l？定出速度比例尺，在圖紙中，取p為速度極點(diǎn)，取矢量pa代表v,則速度比例尺µ（m s/mm）µ=0.002

5、 ms/mm作速度多邊形，求出、根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v (m/s)為v=0.6908m/s = v/ l=1.027rad/s其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r針方向。v=l=0.4785 m/sB點(diǎn)速度為v，方向與v同向.圖2 位置5速度多邊形求解C點(diǎn)速度矢量方程作圖V、V V= V + V 方向：水平 丄BO 丄BC 大?。?？ l ？通過作圖，確定點(diǎn)速度為=µbc=0.383m/s Vµpc=0.5507m/s式中V點(diǎn)速度，方向?yàn)閜c。3、解待求點(diǎn)的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度1) 列出點(diǎn)加速度矢量方程式牽連速度為移動時，絕對加速度牽連加速度相對加速度，牽連運(yùn)動為轉(zhuǎn)動時

6、，（由于牽連運(yùn)動與相對運(yùn)動相互影響）絕對加速度牽連加速度相對加速度哥氏加速度，要求點(diǎn)加速度，得先求出點(diǎn)加速度， a= a + a= a+ a+ a+ a方向：？丄AO丄AO丄大?。海縧？l 0 ? 2v2）定出加速度比例尺在一號圖紙中取p為加速度極點(diǎn)，去矢量pa代表a，則加速度比例尺µ（ms/mm）µ=0.2 m/s/mm3) 作加速度多邊形，求出a、a、a根據(jù)矢量方程圖則 a=µaa=0.7152 m/sa=µka=6.247m/sa=µpa=0.519 rad/s方向?yàn)?水平向右下12ºa= a l/ l=3.279m/sa= l

7、=1.225 m/s4）列出C點(diǎn)加速度矢量方程5）作圖求解a 、a、 a a = a+ a+ a+ a方向：水平 BC 丄BC AB 丄AB大?。?？ V/l ? l al/ l由上式可得： a=0.0.15m/s、a=2.77m/s項目位置確定構(gòu)件4的角加速度a4由理論力學(xué)可知，點(diǎn)A4的絕對加速度與其重合點(diǎn)A3的絕對加速度之間的關(guān)系為：方向：O4B O4B O4B O4A O2A 大?。?？ vlo2A ? 2v4Va4a3 vlo2A其中a法向和切向加速度。a為科氏加速度。從任意極點(diǎn)O連續(xù)作矢量O和k代表aA3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再過點(diǎn)o作矢量oa4”代表a，然后過

8、點(diǎn)k作直線ka4平行于線段oa4”代表相對加速度的方向線，并過點(diǎn)a4作直線a4a4垂直與線段ka4，代表a的方向線，它們相交于a4，則矢量oa4便代表a4。構(gòu)件3的角加速度為a/lO4A將代表a的矢量ka4平移到機(jī)構(gòu)圖上的點(diǎn)A4，可知a4的方向?yàn)槟鏁r針方向。圖3位置5加速度多邊形V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向50.70.060.60.61.3順時針4.30.70.50.280.031.93導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計），導(dǎo)桿4繞重 心的轉(zhuǎn)動慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。要求 求各運(yùn)動副中反作

9、用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運(yùn)動分析的同一張圖紙上。步驟 1） 選取阻力比例尺= 500 ，根據(jù)給定的阻力Q和滑塊的沖程H繪制阻力線圖。2） 根據(jù)個構(gòu)件的重心的加速度即角加速度，確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩 ，并將其合為一力，求出該力至重心的距離。3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運(yùn)動副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。將所有位置的機(jī)構(gòu)阻力，各運(yùn)動副中的反作用力和平衡力矩的結(jié)果列入表中： 動態(tài)靜力分析過程：在分析動態(tài)靜力的過程中可以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個部分。首先說明刨頭的力的分析過程：圖4 導(dǎo)桿受力分析圖結(jié)果分析： 對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式：F=0

10、P + G6 + Fi6 + R45 + R16 =0方向：x軸 y軸 與a6反向BC y軸大?。?000 700 -m6a6 ? ?以作圖法求得:位置5 R45 = 7286.9 N 位置5 R16 = 116.07 N 力矩平衡方程式：M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0對于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)可以列出平衡方程式：F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0方向: BC O4B a4 y軸 ?大?。篟54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式：M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0由此可以求得R34的大?。篟3

11、4= 2283 N最后可以利用力的平衡方程式做力的多邊形解出位置5 R32=16691.58 N，在搖桿上可以得到R34=-R32最終得出位置5 Mb=634.95Nm圖5 倒桿扭矩圖項目位置PFr54Fr32hlxMb大小方向 5 70007290167000.2262850635順時針單位NNN.m4 基于UG的運(yùn)動學(xué)仿真1)在UG下完成機(jī)構(gòu)簡化部件建模（如圖6）。2)在裝配模式下完成部件裝備，并設(shè)置約束。3)進(jìn)入運(yùn)動仿真環(huán)境，將各部件設(shè)置為“連桿”。4)建立連桿間的運(yùn)動副，包括5個轉(zhuǎn)動副及連個滑動副，并將O2A桿設(shè)置驅(qū)動力。5)建立解算方案并進(jìn)行求解。6)分別作出位移圖（圖7）、速度圖（

12、圖8加速度圖（圖9）。 圖6 牛頭刨床機(jī)構(gòu)建模圖7 滑塊位移圖圖8 滑塊速度圖圖9 滑塊加速度圖心 得 體 會機(jī)械原理課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)活動中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。作為一名機(jī)械電子工程大二的學(xué)生，我覺得有這樣的實(shí)訓(xùn)是十分有意義的。在已經(jīng)度過的一年半的生活里我們大多數(shù)接觸的不是專業(yè)課或幾門專業(yè)基礎(chǔ)課。在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)理論面，如何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械設(shè)計？如何把我們所學(xué)的專業(yè)理論知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中呢？我想這樣的實(shí)訓(xùn)為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。不到一周的機(jī)械原理課程設(shè)計就這樣結(jié)束了，在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了很多東西，既鞏固了上課時所學(xué)的知識，又學(xué)到了一些課堂內(nèi)學(xué)

13、不到的東西，還領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制，最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。 其中在創(chuàng)新設(shè)計時感覺到自己的思維有一條線發(fā)散出了很多線，想到很多能夠達(dá)到要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，雖然有些設(shè)計由于制造工藝要求高等因素難以用于實(shí)際，但自己很欣慰能夠想到獨(dú)特之處。這個過程也鍛煉了自己運(yùn)用所學(xué)知識對設(shè)計的簡單評價的技能；而手工畫圖時認(rèn)識到了一件事情中的每個環(huán)節(jié)的認(rèn)真都是重要的，哪怕是一個數(shù)的馬虎或粗略那都會給以后的任務(wù)帶來更大的誤差甚至錯誤，所以作為一個設(shè)計人員來說細(xì)心是最重要的，之后才可以談其他；用CAD畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、速度圖、加速度圖、力分析圖時不僅要求準(zhǔn)確無誤的畫出來，還要根據(jù)每步的畫