牛頭刨床導桿機構的運動分析、動態(tài)靜力分析匯總

1、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(yè)班級：機械 083 班 學 號： 學 生：指導老師：學院教務處2010年 12月 23 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(tài)靜力分析學生姓名學號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：年月日關鍵詞：牛頭刨床、速度、加速度、力與力矩本次課程設計是對刨床的的設計參數進行評定，設計過程分為三組，主要是對刨頭 的加速度、速度和受力情況進行分析和計算，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)計刨頭不同位置的速度、加速度、力的參數

2、，將數據繪制成 曲線圖，然后分析曲線圖的走勢來評定刨床的各項參數，在進行組與組之間的對比，得 出最優(yōu)參數。最后分析其原因。目 錄摘 要 III1設計任務 12.1速度分析32.2加速度分析：33導桿機構的動態(tài)靜力分析 53.1刨頭的力的分析過程：53.2對于搖桿滑塊機構可以列出平衡方程式： 53.3曲柄2平衡力矩分析 54方案比較 6總 結 8參考文獻 91設計任務牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖1-1 0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 &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

3、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，以提高生產率。 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 工作臺連同工件作一次進給運動，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，見圖1-1 ,b）, 而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)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小電動機容量。課程設計的任

4、務:1 作機構的運動簡圖，再作機構兩個位置的速度，加速度圖，列矢量運動方程;2 作機構兩位置之一的動態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；3.用描點法作機構的位移，速度，加速度與時間的曲線。設計數據:表1-1設計內容導桿機構的運動分析導桿機構的動態(tài)靜力分析符號n2L0204L02AL04BLbcL04S4XS6Y S6G4G6PYpJS4單位r/mi nmmNmmkgm2皿724301108100.36Lo4B0.5Lo4B1804022062080001001.2圖1-22導桿機構的運動分析2.1速度分析取曲柄位置“ 9”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故'.A3=

5、 A2，其大小等于-'2 1O2A，方向垂直于02 A線，指向與32 致2 =2 n n60 rad/s =7.54 rad/s：'A3 = A2 = ； 2 I02A =0.83m/s (丄 O2A)取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得A4'- A3 +'- A4A3(2-1)大小 ？0.829?方向丄O4A丄O2A/ O4B取速度極點P，速度比例尺Jv =0.005(m/s)/mm，作速度多邊形， A4 = Pa4 3=89.3 %.005m/s=0.447 m/s、a4A3 =-v Pb =133.9 (X005m/s=0.669 m/s

6、又4 = '、A3A3 /lo4A =0.4467/0.0.316 rad/s =1.24 rads'- B4= 4 為AB=1.24 X).81 m/s=1 m/s(2-2)取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得C5 =B 5+ C5B5大小 ？1?方向 /導桿丄O4B 丄BC取速度極點P，速度比例尺Jv =0.005(m/s)/mm,作速度多邊行則由圖知，、,5 = % pc5=19.6 X.005 m/s=0.98m/s- C5b5 =42.3 X.005 m/s=0.216 m/s'5 = C5 B5 / L bc =0.216/0.2916=0.74 rad

7、/s2.2加速度分析：取曲柄位置“ 9”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連,故a：2=a：3,其大小等于，22io2A,方向由a指向。22 =7.54rad/snn2222KaA4A3aA3 = aA2 = '2 Lo2a=7.54 X).11 m/s =6.25m/s=2co4 va3A3 =2Xl.24 X.6996=1.73 m/sa：4='42lo4A=1.242X).316=0.552 m/s取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：n£nKraA4= aA4 + aA4 = aA3 +aA4A3 + a A4A3 (2-3)2大?。?/p>

8、？- -4 lO4A?6.252 -4 A3A3?方向：？ BA丄O4B A > O2丄O4B (向左)/ 04B (沿導路)取加速度極點為P/，加速度比例尺 =0.02 (m/s2) /mm, 作加速度多邊形.t22aA4 =350 X.02m/s =7m/s2aA4 =7.05 m/saB4 =7.05 X.81/0.316=15.8 m/55取5構件為研究對象，列加速度矢量方大小aC5 =?naB5 + a°5B5 +215.8'5 lBCTaC5B5?(2-4)方向丄導桿/ aA4 /BC丄BC取加速度極點為p/ ,加速度比例尺2二a =0.05 (m/s )

9、/mm其加速度多邊形有：2aC5= 0.005 X.34 =15.67m/i5ac6= ac5（同向）3導桿機構的動態(tài)靜力分析3.1刨頭的力的分析過程：對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式：EF=0P+G6+ Fl6 +FR45+FR16=0(3-1)方向：/ x軸豎直向下與aC6反向/ BC （推力）豎直向上大小:0620 - m6ac6?以作圖法求得:Fr45=991 NFR16 =639N3.2對于搖桿滑塊機構可以列出平衡方程式:對于搖桿滑塊可以列出以下力的平衡方程式：ZF =0FR54+ FR34+Fl4 +G4 +Fr14=0(3-2)方向：/ BC丄O4B/ aA4/ y 軸？大小9

10、91N2680N-m4 aA4220N?對04力矩平衡方程式：（取順時針為正）ZM =0FR54 *y1 + G6 * y2-Fr34 * y 3 +Fi4 * y4 + M = 0(3-3)得到：Fr34=2680N由此可以求得Fri4的大?。篎“4=1525 N3.3曲柄2平衡力矩分析對O點取力矩平衡方程式：（取順時針為正）即 Fr34 對 02 力矩：M= 93 N -m4方案比較附表4-1 :序號(同附表2)萬案1萬案2方案3(AF)jk(ACR)jk(AF)jk(ACR)jk(AF)jk(ACR)jk11.35611.320.771.61.1723.5512.730.769.12.5

11、63260.71360.81.38618.72.3740.023510.02301.020.02270.96588781141741.60155781.7562675155102.0614660.5470.16710.2700.480.3331.99附表4-2 :機構性能比較表指標數據項目萬案1萬案2方案3備注功能質量V6max(m/S)0.7620.791.245工作段刨頭最大速度V6m(m/s)0.5620.5980.78工作段刨頭平均速度a6 max (m / s )3.94.429.78工作段刨頭最大加速度y6 max28.6411.4311.4工作段刨頭加速度最大變化率FI 6 ma

12、x( N )260.5360.82618.7工作段刨頭的最大慣性力F12 max (N )88881417415578機架對曲柄的最大反力F14 max ( N )267555107630機架對導桿的最大反力y.min /0/85 °0/87 °0/88.2 °最小傳動角構件34構件5、6Mbmax(N m)851.41066.51466最大平衡力矩經濟適用性能取大運動輪廓尺寸(mm mm)315X 530270X 298419X 796長匯寬機構復雜程度6X 76X 76 X 7構件數沢運動副數附表4-3 :機構評價指標序號指標類型指標名稱指標值（AF斤1運動性

13、能工作段刨頭接近等速運動的程度v6 max / v6m2工作段刨頭加速度曲線平均斜率y6max®1 + y6min®2 叫和23動力性能刨頭最大慣性力F| 6max4兩組最小傳動角平均值的倒數2y+ Y3、4m in5、6m in5最大機架反力F12 max6最大平衡力矩M bmax7經濟適用性最大運動輪廓尺寸長漢寬8機構復雜程度構件數X運動副數附表4-3中部分符號含義如下：y6max、y6min :切削工作段刨頭加速度曲線的最大、最小斜率；1、；：2 :分別與y6max和Gmin相對應的曲柄轉角 創(chuàng)；3、4min : 一級四桿機構的最小傳動角；5、6min :二級四桿機構

14、最小傳動角。結論：從總體數據來看，第一組數據是最好的，但也有其不足之處，比如其運 動性能和經濟性能不如第二組好；第三組數據也有一些優(yōu)點其最小傳動角比其他 組大，這樣可以避免死點等情況，其最大平衡力矩比較小?？?結本次課程設計持續(xù)一周，可以說是緊張又有學到了知識，從中可以發(fā)現許多 的問題，發(fā)現問題以后就要解決，從中會學到很多，也發(fā)現了自己的很多問題， 特別是專業(yè)課不熟悉，作圖不熟練，這些都導致了課程設計過程中特別是作圖時 出現的誤差，所以要認真學好專業(yè)知識，多熟悉專業(yè)方面的知識，在作圖方面要多練習，在數據統(tǒng)計過程中發(fā)現有些點的數據和實際值有較大的出入，這可能是有些同學在計算過程中沒有計算正確，也可能是某些參數的矢量方向弄反了， 通過再三的核對、檢查，有些比較大的誤差我們可以更正過來， 但有些小的誤差 我們無法避開，這很可能是畫圖時出現的誤差。本次課程設計我們分為三組，三組各有自己的數據，完成作圖后進行比較，看看那個方案比較好，這樣的比較可 以讓我們比較全面的了解刨床的一些設計參數，雖然不能說我們的數據是完全正 確的，但從線條的走向趨勢來看還是能大體的反映一些設計要求的，可以說這次課程設計是一次模擬真實的的設計，通過計算各項（AF）jk,，比如運動性能、動 力性能、經濟適用性。運動性能表現在速度和加速度方面；動力性能表現在所受 的力和力矩方面，而經濟性表現在機構的復雜程度上