牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)態(tài)靜力分析匯總

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課題名稱(chēng)：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)械083班學(xué)號(hào)：學(xué)生：指導(dǎo)老師：學(xué)院教務(wù)處2010年12月23日機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū)題目牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)指導(dǎo)教師簽名：年月日答辯評(píng)語(yǔ)及成績(jī)答辯教師簽名：年月日教研室意見(jiàn)總成績(jī)：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(jì)是對(duì)刨床的的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行評(píng)定，設(shè)計(jì)過(guò)程分為三組，主要是對(duì)刨頭的加速度、速度和受力情況進(jìn)行分析和計(jì)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(jì)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(shì)來(lái)評(píng)定刨床的各項(xiàng)參數(shù)，在進(jìn)行組與組之間的對(duì)比，得出最優(yōu)參數(shù)。最后分析其原因。目錄摘要III1設(shè)計(jì)任務(wù)12.1 速度分析32.2 加速度分析：33導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析5刨頭的力的分析過(guò)程：5對(duì)于搖桿滑塊機(jī)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(jì)任務(wù)牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖1-1。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱(chēng)工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量，刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱(chēng)空

3、回行程，此時(shí)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(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過(guò)四才f機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(jiàn)圖1-1,b）,而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī)容量。-fl）占;作！IF頭一南機(jī)構(gòu)斯陽(yáng)&耿力曲找住課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：.作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，再作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速

4、度，加速度圖，列矢量運(yùn)動(dòng)方程;.作機(jī)構(gòu)兩位置之一的動(dòng)態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；.用描點(diǎn)法作機(jī)構(gòu)的位移，速度，加速度與時(shí)間的曲線。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù):表1-1設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析符號(hào)n2L0204L02AL04BLbcL04S4XS6YS6G4G6PYpJS4單位r/minmmNmmkgm2m724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.2圖1-22導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得A4=xA3+A4A3(2-1)大?。?.829?方向1O4A±O2A/O4B取速度極點(diǎn)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(duì)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(diǎn)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(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得：nnKr(9-Q)aA4aA4aA4aA3aA4A3aA4A3(23)2大?。?？4l04A?6.252-4>A3A3?方向：？BtA104BAtO2L04B(向左)/04B(沿導(dǎo)路)取加速度極點(diǎn)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(duì)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(diǎn)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(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析刨頭的力的分析過(guò)程：對(duì)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(duì)于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)可以列出平衡方程式：對(duì)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(duì)O4力矩平衡方程式：(取順時(shí)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(duì)。點(diǎn)取力矩平衡方程式：(取順時(shí)針為正)即FR34對(duì)O2力矩：M=93Nm4方案比較附表4-1:序號(hào)(

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(jī)構(gòu)性能比較表指標(biāo)數(shù)據(jù)項(xiàng)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(jī)架對(duì)曲柄的最大反力F14max(N)267555107630機(jī)架對(duì)導(dǎo)桿的最大反力y(°)min/0/85°0/87°0/88.2°最小傳動(dòng)角構(gòu)件34構(gòu)件5、6Mbmax(Nm)851.41066.51466最大平衡力矩經(jīng)濟(jì)適用性能最大運(yùn)動(dòng)輪廓尺寸(mmxmm)315X530270X

12、298419X796長(zhǎng)父寬機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度6X76X76X7構(gòu)件數(shù)父運(yùn)動(dòng)副數(shù)附表4-3:機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)序號(hào)指標(biāo)類(lèi)型指標(biāo)名稱(chēng)指標(biāo)值（AF）jk1運(yùn)動(dòng)性能工作段刨頭接近等速運(yùn)動(dòng)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(dòng)力性能刨頭最大慣性力FI6max4兩組最小傳動(dòng)角平均值的倒數(shù)2匕一十%c3、4min5、6min5最大機(jī)架反力F12max6最大平衡力矩Mbmax7經(jīng)濟(jì)適用性最大運(yùn)動(dòng)輪廓尺寸長(zhǎng)父寬8機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度構(gòu)件數(shù)M運(yùn)動(dòng)副數(shù)附表4-3中部分符號(hào)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(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角）；丁3、4min:一級(jí)四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角ad）；?5、6min:二級(jí)四桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角（rad結(jié)論：從總體數(shù)據(jù)來(lái)看，第一組數(shù)據(jù)是最好的，但也有其不足之處，比如其運(yùn)動(dòng)性能和經(jīng)濟(jì)性能不如第二組好；第三組數(shù)據(jù)也有一些優(yōu)點(diǎn)其最小傳動(dòng)角比其他組大，這樣可以避免死點(diǎn)等情況，其最大平衡力矩比較小?？偨Y(jié)本次課程設(shè)計(jì)持續(xù)一周，可以說(shuō)是緊張又有學(xué)到了知識(shí)，從中可以發(fā)現(xiàn)許多的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以后就要解決，從中會(huì)學(xué)到很多，也發(fā)現(xiàn)了自己的很多問(wèn)題，特別是專(zhuān)業(yè)課不熟悉，作圖不熟練，這些都導(dǎo)致了課程設(shè)計(jì)過(guò)程中特別是作圖時(shí)出現(xiàn)的誤差，所以要認(rèn)真學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)，多熟悉專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，在作圖方面要多練習(xí)，

14、在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有些點(diǎn)的數(shù)據(jù)和實(shí)際值有較大的出入，這可能是有些同學(xué)在計(jì)算過(guò)程中沒(méi)有計(jì)算正確，也可能是某些參數(shù)的矢量方向弄反了，通過(guò)再三的核對(duì)、檢查，有些比較大的誤差我們可以更正過(guò)來(lái)，但有些小的誤差我們無(wú)法避開(kāi)，這很可能是畫(huà)圖時(shí)出現(xiàn)的誤差。本次課程設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)參數(shù)，雖然不能說(shuō)我們的數(shù)據(jù)是完全正確的，但從線條的走向趨勢(shì)來(lái)看還是能大體的反映一些設(shè)計(jì)要求的，可以說(shuō)這次課程設(shè)計(jì)是一次模擬真實(shí)的的設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算各項(xiàng)（AF）jk,比如運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)適用性。運(yùn)動(dòng)性能表現(xiàn)在速度和加速度方面；動(dòng)力性能表現(xiàn)在所受的力和力矩方面，而經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)在機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度上。通過(guò)三