1、 I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II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
2、立性内容联系性，和能够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。III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101参考文献112一、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
3、是对机器的主题机构进行运动分析、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 （O 2A）（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
4、 大小 ? ?方向 O 4A O 2A O 4B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： 3A4=0.58m/s (O 4A 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 O 4B 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/ lO4
5、A=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 ?4方向: ? BA O4B AO 2 O4B（向右） O4B（沿导路）取加速度极点 P,加速度比例尺 a=0.
6、05（m/s 2）/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/ 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/s 2）/mm ，作加速度多边形如图所示。得： a c5 =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。5FI6=-
7、G6/gac 已知： P =7000NG6=700Nac=ac5=8.55m/s2,计算得： FI6 =598.5NF=P+G6+FI6+FR16+FR45=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 ： F R54=-FR45=610N h54=0.127mG4=200NhI4=17.93/88=0.018mas4 =1/2* aB=4.4
8、m/s2 所以： FI4=-mas4=88N 6= 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=64.2N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 F R14=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： F R32=- FR23=-64.2NMb=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smv/ax60.78 0.715 1.236 工作段刨头最大速度0.599 0.551
9、 0.527 工作段刨头平均速度2max6/s3.96 4.34 11.72 工作段刨头最大加速度y23.2 31.8 42.869 工作段刨头加速度最大变化率功能质量 NFImax6424 347.2 983 工作段刨头的最大惯性力7NFmax1215937 14494.3 20480 机架对曲柄的最大反力48200 6000 13625 机架对导杆的最大反力min9085.1190859086.94最小传动角构件 3、4/构件 5、6NMbax892.47 1275.5 1411.96 最大平衡力矩最大运动轮廓尺寸 156875.09 189080 424440 长 宽经济适用性能 机构复
10、杂程度 42 42 42 构件数 运动副数附表 2序号 指标类型 指标名称 指标值 jkAF1 工作段刨头接近等速运动的程度 mv6ax/2运动性能工作段刨头加速度曲线平均斜率 21in6y3 刨头最大惯性力 max6IF4 两组最小传动角平均值的倒数 6in54in3、 5 最大机架反力 max12F6动力性能最大平衡力矩 bM7 最大运动轮廓尺寸 长 宽8经济适用性机构复杂程度 构件数 运动副数附表 2 中部分符号含义如下：、 ：切削工作段刨头加速度曲线的最大、最小斜率；max6yin6、 ：分别与 和 相对应的曲柄转角 ；12max6yin6 rad：一级四杆机构的最小传动角 ；min4
11、3、 r8：二级四杆机构最小传动角 。min65、 rad附表 3： 与 计算值表jkAFjkCR方案 方案 方案序号（同附表 2） （AF） jk (ACR)jk （AF） jk (ACR)jk （AF） jk (ACR)jk1 1.302 1 1.298 0.997 2.347 1.802 16.137 1 6.81 0.42 42.399 2.633 624.4 1 723.26 1.16 983 1.574 0.654 1 0.655 1.002 0.9069 1.3875 15937 1 14494.3 0.909 20480 1.2856 892.47 1 1275.5 1.43
12、1411.96 1.5827 156875.09 1 189080 1.21 437400 2.708 42 1 42 1 42 1以方案 1 为基准方案, 为比较评定因素，最终得出结论，方案 2 比其他两jkACR个方案更加合适。总 结通过本次课程设计，对于机械运动学与动力学的分析与设计有了一个比较完整的概念，同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。此外，通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途，这为以后的学习指明了方向，让我在以后的学习中更加思路清晰，明确重点，从而向更好的方向努力。同时在设计的整个过程中叶发现了自己的很多的缺点，眼高手低，细节问题注意程度不够，在处理关键的数据时往往要重
13、复的计算好几遍，漏掉一个小数点就会导致数据偏差很大。另外在设计的过程中叶培养了自己的合作能力，自从第一天开始我们全组同学就积极投入到学习中去，完成各自的数据计算，基本草图的绘制，数据的简单处理，为了不影响全组同学的最后答辩时间每个人都很投入，每天都呆在绘图室里六七个小时，有些同学甚至晚上九点半回宿舍，我认为这种精神非常重要即便是在以后的工作岗位上。而且大家积极的同他人交流，讨论设计过程遇到的难题，一起去解决，这样就会是一个问题越分析越明朗，直到最后每个人都真正的明白理解，这种学习的方法也是值得借鉴的，在讨论中学习，而且这种由同学自己得到的东西，同学们记得会更9加的深刻，另外在讨论学习过程中同学
14、们之间的关系会更加密切，非常有利于增进同学之间的友谊。在最后课程设计结束后，这不仅使我们将相关的知识掌握的更加牢固，我们更学到了一些技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深内切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，同学们所表现出来的积极向上勤奋好学的精神更值得我们在以后的学习生活中一直保持下去。更重要的是通过本次课程设计使我明白了自己知识还比较欠缺，需要学习的东西好有很多，以前总认为自己掌握很好的东西，其实差的还很远，尤其是在机械这个大行业里面，学了那么一丁点的东西，根本拿不出手，要想真正的在这个行业中有所建树，付出是你必须的，而且是不遗余力的去努力，沉下心去学习。最后感谢指导老师对我们的悉心指导以及各位同学的帮助，顺利的完成了本次的课程设计，努力的学习他们的优秀的品质，改正自己的缺点与不足，为以后的工作道路打下坚实的基础。参考文献1、 机械原理/孙恒、陈作模、葛文杰主编第七版2、 简明理论力学/程靳主编3、 机械原理课程设计指导书4、 机械原理课程设计任务书
