牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析動態(tài)靜力分析匯總

1、課程設(shè)計說明書課題名稱：機械原理課程設(shè)計學(xué)院：機電工程系專業(yè)班級：機械083班學(xué)號：學(xué)生：指導(dǎo)老師：學(xué)院教務(wù)處2010年12月23日機械原理課程設(shè)計評閱書題目牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析、動態(tài)靜力分析學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師評語及成績指導(dǎo)教師簽名：年月日答辯評語及成績答辯教師簽名：年月日教研室意見總成績：室主任簽名：年月日摘要關(guān)鍵詞：牛頭刨床、速度、加速度、力與力矩本次課程設(shè)計是對刨床的的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行評定，設(shè)計過程分為三組，主要是對刨頭的加速度、速度和受力情況進(jìn)行分析和計算，然后作出刨頭的速度矢量圖、加速度矢量圖和力與力矩的矢量圖，統(tǒng)計刨頭不同位置的速度、加速度、力的參數(shù)，將數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，然后分

2、析曲線圖的走勢來評定刨床的各項參數(shù)，在進(jìn)行組與組之間的對比，得出最優(yōu)參數(shù)。最后分析其原因。目錄摘要III1設(shè)計任務(wù)12.1 速度分析32.2 加速度分析：33導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析5刨頭的力的分析過程：5對于搖桿滑塊機構(gòu)可以列出平衡方程式：5曲柄2平衡力矩分析54方案比較6總結(jié)8參考文獻(xiàn)91設(shè)計任務(wù)牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖1-1。電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時，由導(dǎo)桿機構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量和提高切削質(zhì)量，刨頭左行時，刨刀不切削，稱空

3、回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四才f機構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機構(gòu)（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約5H的空刀距離，見圖1-1,b）,而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減小電動機容量。-fl）占;作！IF頭一南機構(gòu)斯陽&耿力曲找住課程設(shè)計的任務(wù)：.作機構(gòu)的運動簡圖，再作機構(gòu)兩個位置的速

4、度，加速度圖，列矢量運動方程;.作機構(gòu)兩位置之一的動態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；.用描點法作機構(gòu)的位移，速度，加速度與時間的曲線。設(shè)計數(shù)據(jù):表1-1設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析符號n2L0204L02AL04BLbcL04S4XS6YS6G4G6PYpJS4單位r/minmmNmmkgm2m724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.2圖1-22導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析速度分析取曲柄位置“9”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故vA3=Va2,其大小等于，lO2A,方向垂直于O2A線，指向與M一致。2=2兀

5、2/60rad/s=7.54rad/sva3=va2=82102A=0.83m/s(±O2A)取構(gòu)件3和4的重合點A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得A4=xA3+A4A3(2-1)大??？0.829?方向1O4A±O2A/O4B取速度極點P,速度比例尺巴=0.005(m/s)/mm，作速度多邊形，vA4=Pa4w=89.30.005m/s=0.447m/sA4A3=Lpb=133.9(X005m/s=0.669m/s又4=A3A3/l。4A=0.4467/0.0.316rad/s=1.24radsvB4=O4"B=1.24X.81m/s=1m/s取5構(gòu)件作為研究對象

6、，列速度矢量方程，得'C5='B5+'C5B5(2-2)大??？1?方向/導(dǎo)桿±O4B±bc取速度極點P,速度比例尺Nv=0.005(m/s)/mm,作速度多邊行。則由圖知，"C5=巴pc5=19.60.005m/s=0.98m/s'C5B5=42.38.005m/s=0.216m/s5='C5B5/Lbc=0.216/0.2916=0.74rad/s加速度分析：取曲柄位置“9”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連,故a：2=a：3，其大小等于022IO2A,方向由a指向O2-2=7.54rad/snn2222KH

7、A4A3aA3=aA2=2Lo2A=7.54>0.11m/s=6.25m/s=24VA3A3=2M.240.6996=1.73m/SaA4=842104A=1.242>0.316=0.552m/S取3、4構(gòu)件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：nnKr(9-Q)aA4aA4aA4aA3aA4A3aA4A3(23)2大?。海?l04A?6.252-4>A3A3?方向：？BtA104BAtO2L04B(向左)/04B(沿導(dǎo)路)取加速度極點為P/,加速度比例尺匕=0.02(m/s2)/mm,作加速度多邊形.,2，2aA4=350：0.02m/s2=7m/s22aA4=7.05m

8、/saB4=7.058.81/0.316=15.8m/55取5構(gòu)件為研究對象，列加速度矢量方(2-4)_naC5=aB5+aC5B5+aC5B52大??？15.8.5Ibc?方向，導(dǎo)桿n"11bc±bcaA4取加速度極點為P/,加速度比例尺Na=0.05(m/s2)/mm其加速度多邊形有：一一一，2ac5=0.00531.34=15.67m/Vac6=ac5(同向)3導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析刨頭的力的分析過程：對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式：EF=0P+G6+FI6+FR45+FR16=0(3-1)方向：/x軸豎直向下與aC6反向/BC(推力)豎直向上大?。?620-m6a

9、c6?以作圖法求得：Fr45=991NFri6=639N對于搖桿滑塊機構(gòu)可以列出平衡方程式：對于搖桿滑塊可以列出以下力的平衡方程式：工F=0Fr54+FR34+Fl4+G4+FR14=0(3-2)方向：/BC±O4B/aA4/y軸？大小991N2680N-m4aA4220N?對O4力矩平衡方程式：(取順時針為正)IM=0FR54*y1+G6*y2-Fr34*y3+Fi4*y4+M=0(3-3)得至hFr34=2680N由此可以求得Fri4的大?。篎R14=1525N曲柄2平衡力矩分析對。點取力矩平衡方程式：(取順時針為正)即FR34對O2力矩：M=93Nm4方案比較附表4-1:序號(

10、同附表2)力殺1力殺2力7K3(AF)jk(ACR)jk(AF)jk(ACR)jk(AF)jk(ACR)jk11.35611.320.771.61.1723.5512.730.769.12.563260.71360.81.38618.72.3740.023510.02301.020.02270.96588781141741.60155781.7562675155102.0614660.5470.16710.2700.480.3331.99附表4-2:機構(gòu)性能比較表指標(biāo)數(shù)據(jù)項目力殺1力殺2力7K3備注功能質(zhì)量V6max(m/S)0.7620.791.245工作段刨頭最大速度v6m(m/s)0.5

11、620.5980.78工作段刨頭平均速度a6max(m/s2)3.94.429.78工作段刨頭最大加速度y6max28.6411.4311.4工作段刨頭加速度最大變化率FI6max(N)260.5360.82618.7工作段刨頭的最大慣性力5x3)88881417415578機架對曲柄的最大反力F14max(N)267555107630機架對導(dǎo)桿的最大反力y(°)min/0/85°0/87°0/88.2°最小傳動角構(gòu)件34構(gòu)件5、6Mbmax(Nm)851.41066.51466最大平衡力矩經(jīng)濟適用性能最大運動輪廓尺寸(mmxmm)315X530270X

12、298419X796長父寬機構(gòu)復(fù)雜程度6X76X76X7構(gòu)件數(shù)父運動副數(shù)附表4-3:機構(gòu)評價指標(biāo)序號指標(biāo)類型指標(biāo)名稱指標(biāo)值（AF）jk1運動性能工作段刨頭接近等速運動的程度v6max/v6m2工作段刨頭加速度曲線平均斜率y6max*1+y6min*2中1十中23動力性能刨頭最大慣性力FI6max4兩組最小傳動角平均值的倒數(shù)2匕一十%c3、4min5、6min5最大機架反力F12max6最大平衡力矩Mbmax7經(jīng)濟適用性最大運動輪廓尺寸長父寬8機構(gòu)復(fù)雜程度構(gòu)件數(shù)M運動副數(shù)附表4-3中部分符號含義如下：y6max、y6min：切削工作段刨頭加速度曲線的最大、最小斜率；%、中2：分別與y6max和y

13、6min相對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角）；丁3、4min:一級四桿機構(gòu)的最小傳動角ad）；?5、6min:二級四桿機構(gòu)最小傳動角（rad結(jié)論：從總體數(shù)據(jù)來看，第一組數(shù)據(jù)是最好的，但也有其不足之處，比如其運動性能和經(jīng)濟性能不如第二組好；第三組數(shù)據(jù)也有一些優(yōu)點其最小傳動角比其他組大，這樣可以避免死點等情況，其最大平衡力矩比較小?？偨Y(jié)本次課程設(shè)計持續(xù)一周，可以說是緊張又有學(xué)到了知識，從中可以發(fā)現(xiàn)許多的問題，發(fā)現(xiàn)問題以后就要解決，從中會學(xué)到很多，也發(fā)現(xiàn)了自己的很多問題，特別是專業(yè)課不熟悉，作圖不熟練，這些都導(dǎo)致了課程設(shè)計過程中特別是作圖時出現(xiàn)的誤差，所以要認(rèn)真學(xué)好專業(yè)知識，多熟悉專業(yè)方面的知識，在作圖方面要多練習(xí)，

14、在數(shù)據(jù)統(tǒng)計過程中發(fā)現(xiàn)有些點的數(shù)據(jù)和實際值有較大的出入，這可能是有些同學(xué)在計算過程中沒有計算正確，也可能是某些參數(shù)的矢量方向弄反了，通過再三的核對、檢查，有些比較大的誤差我們可以更正過來，但有些小的誤差我們無法避開，這很可能是畫圖時出現(xiàn)的誤差。本次課程設(shè)計我們分為三組，三組各有自己的數(shù)據(jù)，完成作圖后進(jìn)行比較，看看那個方案比較好，這樣的比較可以讓我們比較全面的了解刨床的一些設(shè)計參數(shù)，雖然不能說我們的數(shù)據(jù)是完全正確的，但從線條的走向趨勢來看還是能大體的反映一些設(shè)計要求的，可以說這次課程設(shè)計是一次模擬真實的的設(shè)計，通過計算各項（AF）jk,比如運動性能、動力性能、經(jīng)濟適用性。運動性能表現(xiàn)在速度和加速度方面；動力性能表現(xiàn)在所受的力和力矩方面，而經(jīng)濟性表現(xiàn)在機構(gòu)的復(fù)雜程度上。通過三