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1、2牛头刨床中导杆机构的运动分析及动态静力分析第一章机械原理课程设计的目的和任务1 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. 起目的在于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，具备计算，和使用科技资料的能力.在次基础上，初步掌握电算程序的编制， 并能使用电子计算机来解决工程技术问题.2 课程设计的任务：机械原理课程设计的任务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，在次基础上设
2、计；或 对各个机构进行运动设计 .要求根据设计任务，绘制必要的图纸，编制计算程序 和编写说明书等.第二章、机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为图解法和解析法两种 .图解法几何概念 比较清晰、直观；解析法精度较高.第三章、机械原理课程设计的基本要求1 作机构的运动简图，再作机构两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程； 2作机构两位置之一的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图；3.用描点法作机构的位移，速度，加速度与时间的曲线.第四章 机械原理课程设计的已知条件 设计数据：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n2L0204L02AL04
3、BLBCL04S4XS6YS6G4G6P YPJS4单位r/minmmNmm kgm60380 110 5400.25 0.5240 50 200 700 7000 801.1方L04BL04B64350 90 580 0.3 0.5 200 50 220 800 9000 80 1.2案L04BL04B72430 110 810 0.36 0.5 180 40 220 620 8000 100 1.2L04BL04B第五章 选择设计方案一、机构运动简图24CC1B5 B4A32OAO图二、选择表中方案.A2 A32 O2A1、曲柄位置“1”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图
4、） 取曲柄位置“1”进行速度分析.因构件 2 和 3 在 A 处的转动副相连，故V =V ，其大小等于W l ，方向垂直于O2 A线，指向与2一致. =2n /60 rad/s=6.70rad/s 2 2 = = l 6.70 A3 A2 2 O2A=0.09m/s=0.603m/s（O A）2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 A3A4A3大小? ?方向 O A 4O A2O B4取速度极点 P，速度比例尺 =0.01(m/s)/mm1,作速度多边形如图 1-2则由图 1-2 知，图 1-2A4= Pa 4 1=13.2090.01m/s=0.1
5、3209 m/s =A4A3a 3a 4 =58.99440.01m/s=0.5899441m/s用速度影响法求得， = = O B/O A=0.13209580/358.513616m/s=0.21369m/ B5 B4 A4 4 4n nA 2A 3222 nr24222s又 = / l =0.13209/0.358513 rad/s=0.36844 4 A4 O4Arad/s取 5 构件作为研究对象，列速度矢量方程，得 = + C5 B5C5B5大小? ?方向 XXO B4BC取速度极点 P，速度比例尺 则由图 1-2 知， =0.01(m/s)/mm,1作速度多边行如图 1-2. =C
6、5Pc5 =20.20260.01m/s=0.202026m/s12.加速度分析：取曲柄位置“1”进行加速度分析.因构件 2 和 3 在 A 点处的转动副相连，故a= a ,其大小等于 2l ,方向由 A 指向 O .2 O2A 2 =6.70rad/s,2anA 3=anA 2= L =6.70 0.09 m/s =4.04m/s 2 O2A2取 3、4 构件重合点 A 为研究对象，列加速度矢量方程得：aA4= a nA 4+ a = a + a A4 A3 A4A3K+ aA4A3大小: l ?4 O4A2 4 A4 A3?方向：BAO B AOO B（向左） O B 4 4（沿导路）取加
7、速度极点为 P,加速度比例尺 =0.01（m/s 作加速度多边形如图 1-3 所示.）/mm,22222则由图 1-3 知,图3a =na4 =437.91770.01m/s=4.379177m/s , A4 2 = a / L =12.2148 rad/s 4 A4 O4A2a =PA4 =437.944 0.01 m/s =4.37944m/s A4 22用加速度影象法求得aB5= a =4.37944580/358.513 m/s =7.0850 m/s B42又ac5B5n=CB lCB=0.016564 ms2取 5 构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac5=aB5+anc5B5
8、+ac5B5大小? ?方向 XX CB BC 其加速度多边形如图 13 所示,有ac5 =p C2=676.092280.01 m/s = 6.7609228 m/s1、曲柄位置“7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“7”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“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vO Av =v +v A4 A3 A4A3大小? ?方向 O A O A O B4 2 4取速度极点 P，速度比例尺 =0.001(m/s)/mm，作速度多边形如图 1-4. P Ca4ba2则由图 1-4 知，u =pa m A4
9、4 v图4=283.37430.001 m/s =0.2833743m/sv =a a m A4A 3 3 4=532.4772 0.001m/s=0.5324772 m/sv由速度影像定理得v O Bv =v = A4 4 B5 B44=0.2833743580/0.383140.001m/s =0.428968m/s又w4v= A5lO4B=0.428968/0.58 rad/s =0.7396 rad/suuurmuuuurv =b5c5mC5B5v2取 5 构件为研究对象，列速度矢量方程，得u =u +u C5 B5 C5B5大小? ?方向 XX O B BC4其速度多边形如图 1-4
10、 所示，有v = pc =426.0460.001 m/s = 0.426046m/s C 5 5 v=97.67580.001m/s = 0.0976758m/swCBv= C5B5l=0.0976758/0.174 rad/s = 0.56135rad/sCB取曲柄位置“7”进行加速度分析 ,分析过程同曲柄位置“ 1”.取曲柄构件 3 和 4 的重合点 A 进行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4=aA4n+aA4t=aA3n+ aA 4A3K+ aA 4 A 3r大小?向右）? ?方向?BAO B AO 4 2O B（向右） O B（沿导路） 4 4取加速度极点为 P,加速度比例尺 图
11、 1-5a=0.01（m/s ）/mm,作加速度多边形n24A3na = 2l222n22n 图 1-5则由图 15 知，a = 2lo A =6.70202900.01m/s =4.04258m/s A3 2 2 a2a =2 V 7.876415m/ s A 4 A4A3=24 4 O4A=0.7396383.14480.01=2.09584ms2a = p c = 436.137720.01m/s =4.36133772m/s A4 7 7 a用加速度影象法求得2=6.60212m/sa =a =a l /l = 4.36133 5.80/3.83144881m/s B5 B4 A4 O
12、4B O4A2又a= l =0.2465 1.74 m/s C5B5 5 CB2=1.05726 m/s取 5 构件的研究对象，列加速度矢量方程，得a a a a C5= B5+ C5B5 + C5B5大小? 0 ?t7 722,2方向xx CB BC其加速度多边形如图 15 所示，有a C5B5 = g f a=189.410190.01 m/s =1.8941019m/s2a = p g =755.309910.01 m/s =7.553099m/s C5 7 7 a第六章机构运态静力分析2取“1”点为研究对象，分离 5、6 构件进行运动静力分析，作阻力体如图16 所示， =4.已知图 1
13、6P=9000N ，G =800N，又 a =a =4.37917m/s6 c c5那么我们可以计算F =- G /ga =-800/104.37917=-350.3336N I6 6 c又F=P+G +F +F +F =0 6 I6 45 RI6，作 为 多 边 行 如 图 1-7 所 示 ， =100N/mm.N图 1-7由图 1-7 力多边形可得：F =AB =93.54790138100N=9354.790138N45 NF = AD =12.73264609100N=1273.264609NR16 N在图 1-6 中，对 c 点取距，有M =-Py -G X + F x-F y =0
14、C P 6 S6 R16 I6 S6代入数据得x=0.6773m分离 3,4 构件进行运动静力分析，杆组力体图如图 1-8 所示，22 =4.L已知：图 1-8F =-F =9354.790138N ，G =220N 54 45 4a =a l /l =4.3794290/358.5136m/s =3.5424 m/s , S4 A4 O4S4 O4A由此可得：F =-G /ga =-220/103.5424N=-77.9346NI4 4 S4M =-J =-1.212.2148 N m= -14.6577Nm S4 S4 S4在图 1-8 中，对 O4 点取矩得：M =G 0.07276+F
15、 0.96800.28072+M+F 0.9987 A 4 I4 50.56109-F 0.999460.34414=024代入数据，得F24=15202.7538N又F=F +F +F +G +Fo4=0 54 24 I4 4,作力的多边形如图 1-9 所示，=20N/mm.N2图 1-9由图 1-9 可得：F =291.129046820N=5822.580936NO4对曲柄 2 进行运动静力分析，作组力体图如图 1-10 所示， 1.L=由图 1-10 可知，h =3.0214mm,则，对曲柄列平行方程有，M =M-F h =0O2 42 2即M=45.29918 NM第七章 总结首先，
16、通过本次课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概 念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问 题的能力.对平面连杆机构有了更加深刻的理解，为了后续课程的学习奠定了坚 实的基础.而且，这次课程设计过程中，与同学的讨论、合作到最后完成大家都 受益匪浅.其次，通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构及机构选 型、运动方案的确定，以及对导杆机构的运动分析有了初步的了解，这将对我以 后的参加工作实践有很大的帮助.非常的有成就感，培养了很深的学习兴趣. 最后，感谢傅胜华老师的指导才让我顺利的完成设计！第八章 参考文献1、 机械原理/孙恒，陈作模主编六版北京 20012、 理论力学/哈尔滨工业大学理论力学研究室编六版北京 2002.8 3、机械原理课程设计指导书/罗洪田主编北京 1986.104、机械原理与课程设计 上册/张策主编北京 2004.9