1、设计数据.21、概 述1.1 牛头刨床简介.41.2 运动方案分析与选择52、导杆机构的运动分析2.1 位置 2 的速度分析62.4 位置 2 的加速度分析72.3 位置 4 的速度分析102.4 位置 4 的加速度分析113、导杆机构的动态静力分析3.1 位置 2 的惯性力计算123.2 杆组 5,6 的动态静力分析123.3 杆组 3.4 的动态静力分析133.4 平衡力矩的计算1411.概 述一、机构机械原理课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较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实践环节。其基本目的在于：（）进一步加深学生所学的理论
2、知识，培养学生独立解决有关本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设计有一较完整的概念。（）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。（）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。二、机械原理课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。三、械原理课程设计的方法：机械原理课程设计的方法大致可分
3、为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。21.1 牛头刨床的简介一 机构简介：机构简图如下所示： 棘 轮 工 作 台电 动 机 O9EDA8421工 件 牛 头 刨 床 机 构 简 图d0ZZ1onn0牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄 2 和固结在其上的凸轮 8。刨床工作时，由导杆机构 1-2-3-4-5-6 带动刨头 6 和刨刀 7 作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空
4、回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的时间，凸轮 8 通过四杆机构 1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画） ，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。31.2 运动方案分析与选择运动机构简图方案分析:1. 机构具有确定运动.自由度为 F=3n-(2Pl+Ph)=35-(27+0)=1;2. 通过曲柄带动摆杆导杆机构和滑块使刨刀往复运动,实现切削功能,能满足功能要求.3. 工作性能,工作行程中刨刀速度较慢,变化平缓,符合切削要求,摆动导杆机构使其有急回作用,可满足任意行程速比系数 k 的要求;4. 传
5、递性能,机构传动转角为 90,传动性能好,能承受较大的载荷,机构运动链较长,传动间隙较大;5. 动力性能,传动平稳,冲击震动较小6. 结构和理性,结构简单合理,尺寸和质量也较小,制造和维修也较容易7. 经济性,无特殊工艺和设备要求,成本较低.综上所述,选该方案.42导杆机构的运动分析（位置 2 号和 4 号）（选择方案一）设 计内 容导 杆 机 构 的 运 动 分 析 导杆机构的动态静力分析符号 n2 L0204 L02A L04B LBC L04S4 XS6 YS6 G4 G6 P YP JS4单位 r/min mm N mm kgm2 60 380 110 540 0.25L04B0.5L
6、04B240 50 200 700 7000 80 1.1 64 350 90 580 0.3L04B0.5L04B200 50 220 800 9000 80 1.2方案 72 430 110 810 0.36L04B0.5L04B180 40 220 620 8000 100 1.292.1 位置 2 的速度分析 数据：n2=60r/min,LO2O4=380mm,LO2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=0.25LO4B,LO4S4=0.5LO4B对位置 2：选取尺寸比例尺 l=0.001m/mm，作机构运动简图。Lo4A=0.41899m速度分析：取构件 3 和 4 的重合点
7、（A2 ，A3 ，A4）进行速度分析。对构件 2：VA2= 2LO2A=（60X2 ）/60x0.11=0.69 m/s对构件 3：构件 3 和构件 2 在 A 处构成转动副，V A3=VA2=0.69 m/s对构件 4：VA4=VA3+ VA4A3大小： ？ 0.69 ？方向：AO 4 AO 2 / AO4取速度极点 P，速度比例尺 v =0.01（m/s）/mm。作速度多边形如下图所示。计算结果Lo4A=0.41899mVA2=0.69 m/sVA4=0.3237m/s 10得：VA4=0.3237m/s， = VA4/ LO4A=0.3237/0.41899=0.7727 rad/s4V
8、A4A3=0.60932m/s（A 指向 o2）VB4 = X LO4B=0.7727*0.54=0.4172 m/s4VB5 = VB4=0.6477 m/s对构件 4：VC5=VB5 +VC5B5大小： ？ 0.6477 ?方向：/XX o4B CB取速度极点 P，速度比例尺 v =0.01（m/s）/mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.39837 m/s2.2 位置 2 的加速度分析对构件 2：aA2 =w2 LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s对构件 3：构件 3 和构件 2 在 A 处构成转动副，aA3= aA2=4.338 m/s对构件 4：a
9、 A4= a A4n + a A4 = aA3+ a A4A3k + a A4A3r大小：? 42lO4A ? ? 方向：? B A O 4B AO 2 O 4B /O4B 取加速度极点 p，加速度比例尺 a=0.01（m/s）/mm。=0.7727 4rad/sVA4A3=0.60932m/sVB4=0.4172 m/sVC5=0.39837 m/s aA2=4.338 m/saA3=4.338 m/sa A4A3k=0.94164 m/s=0.2502 m/s= 2.8894 m/s =2.90m/s6.8967a B4 =3.72384 m/sa B4n=0.33211a A4A3k=
10、24A4 A3=2*0.7727*0.60932=0.94164 m/s= =0.7727*0.7727*0.41899=0.2502 m/s2AOl作加速度多边形如上图所示。得：= 2.8894 m/s ， =2.90m/s2.8894/0.41899=6.89676.896*0.54=3.72384 m/s0.7727*0.7727*0.54=0.3324m/s对构件 5：: a C5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向： xx BO 4 BO 4 CB CB取加速度极点 p，加速度比例尺 a=0.01（m/s）/mm。作加速度多边形如上图所示。
11、得：=3.7368m/s,= =3.7368m/s=23.7368 m/s,1213142.3 位置 4 的速度分析 数据：n2=60r/min,LO2O4=380mm,LO2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=0.25LO4B,LO4S4=0.5LO4B对位置 4：选取尺寸比例尺 l=0.001m/mm，作机构运动简图。Lo4A=0.48633m速度分析：取构件 3 和 4 的重合点（A2 ，A3 ，A4）进行速度分析。对构件 2：VA2= 2LO2A=（60X2 ）/60x0.11=0.69 m/s对构件 3：构件 3 和构件 2 在 A 处构成转动副，V A3=VA2=0.69
12、 m/s对构件 4：VA4=VA3+ VA4A3大小： ？ ？方向：AO 4 AO 2 / AO4取速度极点 P，速度比例尺 v =0.01（m/s）/mm。作速度多边形如下图所示。得：VA4=0.0.67212m/s，= VA4/ LO4A=0.67212/0.48633=1.382 rad/s（顺时针）4VA4A3=0.15607m/s（A 指向 o2）Lo4A=0.48633mVA2=0.69 m/sVA4=0.0.67212m/s=1.382rad/s4VA4A3=0.15607m/s15VB4 = X LO4B=1.382*0.54=0.74628 m/s4VB5 = VB4=0.7
13、4628m/s对构件 4：VC5=VB5 +VC5B5大小： ？ ?方向：/XX o4B CB取速度极点 P，速度比例尺 v =0.01（m/s）/mm。作速度多边形如上图所示。得：VC5=0.74845 m/s2.4 位置 4 的加速度分析对构件 2：aA2 =w2 LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s对构件 3：构件 3 和构件 2 在 A 处构成转动副，aA3= aA2=4.338 m/s对构件 4：a A4= a A4n + a A4 = aA3+ a A4A3k + a A4A3r大小：? 42lO4A ? ? 方向：? B A O 4B AO 2 O 4
14、B /O4B 取加速度极点 p，加速度比例尺 a=0.01（m/s）/mm。a A4A3k= 24A4 A3=2*1.382*0.15607=0.4314 m/s= =1.382*1.382*0.48633=0.92889 m/s2AOl作加速度多边形如上图所示。得：= 0.5498m/s ， =1.1079m/sVB4 =0.74628 m/sVC5=0.74845 m/s aA2=4.338 m/saA3=4.338 m/sa A4A3k=0.4314m/s=0.92889m/s=0.5498m/s =1.1079m/s1.1305a B4 =0.61407 10.5498/0.48633
15、=1.13051.1305*0.54=0.61407 m/s1.382*1.382*0.54=1.03136m/s对构件 5：: a C5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5大小: ？ ？ 方向： xx BO 4 BO 4 CB CB取加速度极点 p，加速度比例尺 a=0.01（m/s）/mm。作加速度多边形如上图所示。得：=0.6176m/s,= =0.6176m/sm/sa B4n=1.03136m/s=0.6176 m/s,13、导杆机构的动态静力分析（位置 2 号）数据：G4=200N ， G6=700N， P=7000N, JS4=1.1 kg.m2位置 2：
16、对各构件进行受力分析，按静定条件将机构分解为两个基本杆组及作用有未知平衡力的构件 2，并有杆组进行分析。3.1 位置 2 的惯性力计算对构件 4: 惯性力 FI4=m4aS4=(G4/g)aS4=200/9.8*1.868=38.112N，对构件 6: 惯性力 FI6=m6aC6=(G6/g)aC6=700/9.8*3.718=265.57N，3.2 杆组 5,6 的动态静力分析示力体力多边形又 F=P+G6+FI6+FR45+FR16=0，作为多边行如图所示， N=10N/mm。由力多边形可得：FR45=FR45N=10*727.9=7279NFR16= FR16N=10*104.42=10
17、44.2NFI4=38.112NFI6=265.57NFR45=7279NFR16=1044.2NFR54=7279N13.3 杆组 3,4 的动态静力分析示力体如下图MS4=JS4S4 =7.579Nm(逆时针)对 O4 点取矩得：M o4=FR54*hO4B+MS4+FI4*hls4A+G4 cos80hS4A-F R23ho4A。 =0F R23=9021.68N力多边形F R23=9021.68N1由 F=0，作力的多边形如上图所示， N=10N/mm。得：Fr14=2823NFR12= FR32= FR23=9021.68N3.4 平衡力矩的计算在右图中，对 o2 点取矩得：M o2=9021.6814*0.05162=464.43 N.mFr14=2823NM o2=464.43 N.m
