1、青島理工大學琴島學院課程設計說明書課題名稱：機械原理課程設計學 院：機電工程系專業班級：機械設計制造及其自動化093班學 號：學 生： 指導老師：青島理工大學琴島學院教務處 2011年 6 月 30 日機械原理課程設計評閱書題目牛頭刨床導桿機構的運動分析、動態靜力分析學生姓名周靖斐學號20090201097指導教師評語及成績指導教師簽名： 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 要機械原理課程設計是培養學生掌握機械系統運動方案設計能力的技術基礎課程，它是機械原理課程學習過程中的一個重要實踐環節。其目的是以機械原理課程的學習為基 礎，進一

2、步鞏固和加深所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養學生分析和解決與 本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力，使學生熟悉機械系統設計的步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學和動力學的分析和整體設計等。本次課程設計的目的在于運用已學過的知識培養學生創新能力，用創新思想確定出解決工程實際問題的方案及其有關尺寸，并學會將方案繪制出機構運動簡圖的能力。培養學生對確定的機構運動簡圖進行機構運動分析及動力分析，學會按任務進行調研、實驗、查閱技術資料、設計計算、制圖等基本技能。在此基礎上學會運用團隊精神，集體解決技術難點的能力。 目 錄1 設計任務11.1設計數據2 1.2機構運動簡圖.22

3、導桿機構的運動分析32.1速度分析.32.2加速度分析.43 導桿機構的動態靜力分析73.1運動副反作用力分析73.2曲柄平衡力矩分析8總 結9參考文獻101 設計任務機械原理課程設計是高等工業學校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要教學環節。本課程設計的任務是對牛頭刨床的機構選型、運動方案的確定；對導桿機構進行運動分析和動態靜力分析。全班分為 3 組，每組12人左右，一組選擇一個備選方案，然后獨立繪制運動簡圖，進行速度、加速度以及機構受力分析，繪制相關運動線圖。最后將上述各項內容繪制在兩張A1號圖紙上，并完成課程設計說明書。牛頭刨床是一種用于平面

4、切削加工的機床，如圖1-1a。電動機經皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構2 3 4 5 6 帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，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量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生常率。為此刨床采用有急回作用的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構1 9 10 11 與棘輪帶動螺旋機構（圖中未畫），使工作臺連同工件做一次進給運動，以便刨刀繼續切削。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0.05H的空刀距離，圖1

5、-1b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質量和減少電動機容量a圖b圖圖1-11.1、設計數據：見表1.1 表1.1方案導桿機構的運動分析603801105400.250.52405064350905800.30.520050724301108100.360.518040方案導桿機構的動態靜力分析G4G6PNkgm22007007000801.12208009000801.222062080001001.21.2、機構運動簡圖如圖1-1 圖1-1 機構運動簡圖2 導桿機構的運動分析取曲

6、柄位置“6”進行速度分析、加速度分析。2.1、速度分析由于構件2和構件3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，大小等于2 lO2A, 方向垂直于O2 A線，指向與2一致。2=2n2/60 （2-1）計算得： 2=6.28rad/sA2=2lO2A （2-2）計算得： A3=A2=6.280.11m/s=0.6908m/s （O2A）（1）取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程。 A4 = A3 + A4A3 （2-3）得: 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點P，速度比例尺v=0.005(m/s)/mm ，作速度多邊形如圖2-1。pa4a3圖2-1由圖2-1得： A4

7、=107.2mm*0.005=0.536m/s (O4A向右)因B與A同在導桿4上，由速度影像法 B4/A4= lO4B/ lO4A （2-4）計算得： B4=0.632m/s而： B5=B4=0.632m/s（2）取5構件作為研究對象，列速度矢量方程。得： C5 = B5 + C5B5 （2-5）大小： ? ?方向： 水平 O4B BC取速度極點P，速度比例尺v=0.005(m/s)/mm ，作速度多邊形如圖2-2。pbc圖2-2由圖2-2得： C=123.8mm*0.005=0.619m/s (水平向右)CB=28.8mm*0.005=0.144m/s2.2、加速度分析因構件2和3在A點處

8、的轉動副相連，故aA2n = aA3n其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。 aA2n=22lO2A （2-6）已知： 2=6.28rad/s計算得： aA3n = aA2n =6.2820.11 m/s2=4.34m/s2取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程。得 aA4 = aA4n + aA4 = aA3n + aA4A3k + aA4A3r （2-7）大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向: ? BA O4B AO2 O4B（向右）O4B（沿導路）取加速度極點P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm 作加速度多邊形如圖2-3a3ka4Pn4 圖2-3

9、由圖2-3知：aA4=85mm*0.02=1.7m/s2由加速度影象法得：aB4 / aA4= lO4B/ lO4A （2-8）計算得：aB4=2.004m/s2aB5= aB4=2.004m/s2取5構件為研究對象,列加速度矢量方程。得： ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5 （2-9）大小： ? ? 方向： 水平 CB BC取加速度極點P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm ，作加速度多邊形如圖2-4所示。pb5n5c5圖2-4由圖2-4得：ac5 =98mm*0.02=1.96m/s2 (方向水平向左)3 導桿機構的動態靜力分析3.1、運動副反作用力分析取“6”

10、點為研究對象，分離5、6構件進行運動靜力分析，作阻力體如圖3-1所示。FR45FR16圖3-1 阻力體FI6=- G6/gac （3-1）已知： P =7000NG6=600Nac=ac5=-1.96m/s2,計算得： FI6 =-700/10(-1.96)=442.8N由： F=P+G6+FI6+FR16+FR56=0 （3-2）取極點P”，比例尺N=40N/mm，作力多邊形如圖3-2所示。P”PFR56G6FI6FR16圖3-2由圖3-2得：FR45=172mm*40 N/mm=6880N（方向沿5桿向右）3.2、曲柄平衡力矩分析（1）分離3、4構件進行運動靜力分析。如圖3-3，對O4點取

11、矩得：M O4=FR54h54+FR23h23+GhG +FI4hI4+M=0 將數據代入式計算得：FR23=8077N又：F=FR54+FR32+F04x+F04y+G4 +F14=0 取極點P”，比例尺N=50N/mm，作力多邊形。由圖得：FR04x=22*50=1100N Fr04y=29.5*50=1475N（2）對曲柄2進行運動靜力分析，作力分析如圖3-3所示。FR23FR322圖3-3由圖3-3得：M =FR32*l =680.6 N . m2總 結本次設計以牛頭刨床設計為對象，囊括了各個構件在任意兩個角度的速度分析、加速度分析，各個構件的受力情況，動態的靜力分析等等。將常見的機械

12、設計整體復習整理了一遍，加強了對本學期所學知識的掌握。結合設計中遇到的問題，現對牛頭刨床總結作出如下評價：1、行程大小，即主動件位于兩側極限為止時，刨刀行程 H 在所須的長度（約在 350mm 左右），刨刀每刨削一刀后返回時，工作臺做橫向進給，每次橫向進給量相同； 2、運動特性，其行程速比系數為 K=1.4。這樣可以提高生產率，刨刀快速返回，以減少非工段時間，有急回特性； 3、傳力特性，此機構最小傳動角為 87，傳力性能良好； 4、整體運動空間的大小，即尺寸的范圍大約在 1200mm 左右，寬 900mm 左右。牛頭刨床一般只能加工小型工件，不過它具有設計先進，造型美觀，性能可靠，精度穩定，操作簡潔，維護方便等特點，在工作生產中應用很廣泛。在工程技術領域，經常會遇到一些需要反復操作，重復性很高的工作，如果能有一個供反復操作且操作簡單的專用工具，工作效率將會得到很大提高，所以設計一個有好的圖形用戶界面是以后改進的重要方向。在這次課程設計中，我遇到了很多難題，如何高效率計算，如何通過各種渠道高效率的搜索自己想要的資料，如何跟大家最默契的合作，如何用全面的眼光看待整個設計過程等等，這些問題在整個設計過程中被我一一解決，最后圓滿結束。這次課程設計讓我們的每一個組員都受益頗豐，得到了擬定運動方案的訓練，并且有