机械原理课程设计报告-牛头刨床.doc

目 录1、 机构运动简图52、 导杆机构运动分析53、 导杆机构动态经历分析74、 基于 UG 的运动学仿真85、 心得体会10附图1： 位置5机构运动简图附图2： 位置5速度多边形附图3： 位置5加速度多边形 附图4： 导杆受力分析图 附图5： 图5 倒杆扭矩图附图6： 位置5机构运动简图附图7： 滑块位移图 附图8： 滑块速度图附图9： 滑块加速度图 1 导杆机构简图1、选取长度比例尺µ作出机构在位置5 的运动简图。如图1所示，取µ=l/OA（m/mm)进行作图，l表示构件的实际长度，OA表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意µ的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。图1 位置5机构运动简图2导杆机构运动分析1、求原动件上运动副中心A的v和av= l 0.6908m/s式中vB点速度（m/s）方向丄AOa= l=4.3382m/s式中aA点加速度(m/s）,方向A O2、解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。列出OB杆A点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件2、4上瞬时重合点A（A，A）的方程，未知数为两个，其速度方程：vv+ v方向：丄AO丄AOAO大小：. l.定出速度比例尺，在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺µ（m s/mm）µ=0.002 ms/mm作速度多边形，求出、根据矢量方程式作出速度多边形的pd部分，则v (m/s)为v=0.6908m/s= v/ l=1.027rad/s其转向为顺时针方向。v=l=0.4785 m/sB点速度为v，方向与v同向.图2 位置5速度多边形求解C点速度矢量方程作图V、VV= V+ V 方向：水平 丄BO 丄BC 大小：. l .通过作图，确定点速度为=µbc=0.383m/sVµpc=0.5507m/s式中V点速度，方向为pc。3、解待求点的加速度及其相关构件的角加速度1) 列出点加速度矢量方程式牵连速度为移动时，绝对加速度牵连加速度相对加速度，牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度哥氏加速度，要求点加速度，得先求出点加速度，a= a+ a=a+ a+ a+ a方向：.丄AO丄AO丄大小：.l.l 0 " 2v2）定出加速度比例尺在一号图纸中取p为加速度极点，去矢量pa代表a，则加速度比例尺µ（ms/mm）µ=0.2 m/s/mm3)作加速度多边形，求出a、a、a根据矢量方程图则 a=µaa=0.7152 m/sa=µka=6.247m/sa=µpa=0.519 rad/s方向为水平向右下12ºa= a l/ l=3.279m/sa= l=1.225 m/s4）列出C点加速度矢量方程5）作图求解a 、a、 aa = a+ a+ a+ a方向：水平 BC 丄BC AB 丄AB大小： . V/l " l al/ l由上式可得： a=0.0.15m/s、a=2.77m/s项目位置确定构件4的角加速度a4由理论力学可知，点A4的绝对加速度与其重合点A3的绝对加速度之间的关系为：方向：O4BO4B O4B O4AO2A大小： . vlo2A " 2v4Va4a3vlo2A其中a法向和切向加速度。a为科氏加速度。从任意极点O连续作矢量O和k代表aA3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再过点o作矢量oa4”代表a，然后过点k作直线ka4平行于线段oa4”代表相对加速度的方向线，并过点a4作直线a4a4垂直与线段ka4，代表a的方向线，它们相交于a4，则矢量oa4便代表a4。构件3的角加速度为a/lO4A将代表a的矢量ka4平移到机构图上的点A4，可知a4的方向为逆时针方向。图3位置5加速度多边形V3VCBvCVB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向50.70.060.60.61.3顺时针4.30.70.50.280.031.93导杆机构的动态静力分析已知 各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js4及切削力P的变化规律。要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上内容做在运动分析的同一张图纸上。步骤 1） 选取阻力比例尺= 500 ，根据给定的阻力Q和滑块的冲程H绘制阻力线图。2） 根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力和惯性力偶矩 ，并将其合为一力，求出该力至重心的距离。3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。将所有位置的机构阻力，各运动副中的反作用力和平衡力矩的结果列入表中：动态静力分析过程：在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。首先说明刨头的力的分析过程：图4 导杆受力分析图结果分析：对于刨头可以列出以下力的平衡方程式：F=0 P + G6 + Fi6 + R45 +R16=0方向：*轴 y轴与a6反向BC y轴大小：7000700 -m6a6 "以作图法求得:位置5 R45 = 7286.9 N 位置5 R16 = 116.07 N 力矩平衡方程式：M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0对于摇杆滑块机构可以列出平衡方程式：F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0方向: BC O4B a4 y轴 "大小：R54 . m4a4 220 "力矩平衡方程式：M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0由此可以求得R34的大小：R34= 2283 N最后可以利用力的平衡方程式做力的多边形解出位置5 R32=16691.58 N，在摇杆上可以得到R34=-R32最终得出位置5Mb=634.95Nm图5 倒杆扭矩图项目位置PFr54Fr32hl*Mb大小方向 5 70007290167000.2262850635顺时针单位NNN.m4 基于UG的运动学仿真1)在UG下完成机构简化部件建模（如图6）。2)在装配模式下完成部件装备，并设置约束。3)进入运动仿真环境，将各部件设置为“连杆”。4)建立连杆间的运动副，包括5个转动副及连个滑动副，并将O2A杆设置驱动力。5)建立解算方案并进行求解。6)分别作出位移图（图7）、速度图（图8加速度图（图9）。 图6 牛头刨床机构建模图7 滑块位移图图8 滑块速度图图9 滑块加速度图心 得 体 会机械原理课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。作为一名机械电子工程大二的学生，我觉得有这样的实训是十分有意义的。在已经度过的一年半的生活里我们大多数接触的不是专业课或几门专业基础课。在课堂上掌握的仅仅是专业基础理论面，如何去面对现实中的各种机械设计.如何把我们所学的专业理论知识运用到实践当中呢.我想这样的实训为我们提供了良好的实践平台。不到一周的机械原理课程设计就这样结束了，在这次实践的过程中学到了很多东西，既巩固了上课时所学的知识，又学到了一些课堂内学不到的东西，还领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。 其中在创新设计时感觉到自己的思维有一条线发散出了很多线，想到很多能够达到要求的执行机构，虽然有些设计由于制造工艺要求高等因素难以用于实际，但自己很欣慰能够想到独特之处。这个过程也锻炼了自己运用所学知识对设计的简单评价的技能；而手工画图时认识到了一件事情中的每个环节的认真都是重要的，哪怕是一个数的马虎或粗略那都会给以后的任务带来更大的误差甚至错误，所以作为一个设计人员来说细心是最重要的，之后才可以谈其他；用CAD画机构运动简图、速度图、加速度图、力分析图时不仅要求准确无误的画出来，还要根据每步的画图来算出下一个结果，虽然这个工程量比较大，花的时间最多，但这对我来说也是一个考验与检验，其中用到了自己课外学习CAD的很多知识，并且对其进行了巩固，让自己水平和速度更上一层楼。除了自己的个人提高，团队的合作是最重要的。通过这次课设，学到的很多，当然也认识到了自己的不足，比如一些知识并不是太扎实，一些知识还需要问老师，毕竟以后没有老师在旁边指点你，这些还需要自己在今后的课余生活中强加练习，为以后的发展铺下道路。