机械原理课程设计Word文档下载推荐.docx

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五、参考文献………………………………………27

一·

前言

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。

是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。

其基本目的在于：

．进一步加深学生所学的理论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。

.培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。

机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构连杆机构、飞轮机构凸轮机构，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，或对各机构进行运动分析。

二、概述

2.1课程设计任务书

工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图（a）所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。

工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有极回作用。

切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量。

切削如图所示。

2.2.原始数据及设计要求

三、设计说明书（详情见A1图纸）

3.1、画机构的运动简图

以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点B点，C点。

确定机构运动时的左右极限位置。

曲柄位置图的作法为，取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3„12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置，如下图：

3.2导杆机构的运动分析

11位置的速度与加速度分析

1）速度分析

取曲柄位置“11”进行速度分析。

因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 

A线，指向与ω2一致。

曲柄的角速度ω2=2πn2/60 

rad/s=6.702rad/s 

υA3=υA2=ω2·

lO2A=6.702×

0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）

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

υA4= 

υA3+ 

υA4A3 

大小 

?

√ 

方向 

⊥O4B 

⊥O2A 

∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µ

v=0.01（m/s）/mm，作速度多边形如下图

由图得υA4=0.567m/s

υA4A3=0.208m/s

用速度影响法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s

又ω4=VA4/O4A=2.145rad/s

取5构件为研究对象,列速度矢量方程,得

vC 

= 

vB+ 

vCB 

大小 

√ 

∥XX 

⊥BC 

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm, 

作速度多边行如上图。

则图知， 

vC5= 

1.245m/s 

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”进行加速度分析。

因构件2和3在A点处的转动副相连， 

故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。

ω2=6.702rad/s, 

aA3n=aA2n=ω22lO2A=6.702×

0.09 

m/s2=4.0425m/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+aA4τ=aA2n+aA4A2k+aA4A2

大小:

?

ω42lO4A?

√2ω4υA4A2?

方向:

?

A→O4⊥O4BA→O2⊥O4B∥O4B

取加速度极点为P＇,加速度比例尺µ

a=0.1（m/s2）/mm, 

作加速度多边形如下图所示.

由图可知

aA4=2.593m/s2

用加速度影响法求得

aB4= 

aB5 

aA4* 

L04B 

/ 

L04A 

=5.690 

m 

/s2 

又

ac5B5n=0.0701m/s2

取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac5=aB5+ac5B5n+ac5B5τ

大小?

√w52Lbc?

方向∥XX√c→b⊥BC

作加速度多边形如上图，则

aC5B5τ=C5´

C5″·

μa=2.176m/s2

aC5=4.922m/s2

3号位置的速度与加速度分析

取曲柄位置“3”进行速度分析，因构件2和3在A处的转动副相连，故VA3=VA2，，其大小等于w2·

lO2A，方向垂直于O2A线，指向与w2一致。

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，VA4=VA3+VA4A3

大小?

√?

方向⊥O4B⊥O2A∥O4B

VA4=pa4·

µ

v=0.487m/s

VA4A3=a3a4·

v=0.356m/s

w4=VA4⁄lO4A=1.163rad/s

VB=w4×

lO4B=0.675m/s

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得υC=υB+υCB

方向∥XX（向右）⊥O4B⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01（m/s）/mm,作速度多边形如上，则

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s

2）.加速度分析

取曲柄位置“3”进行加速度分析。

aA2n=aA3n=ω22lO2A=6.702×

m/s2=4.0426m/s2 

aA4 

=aA4n+ 

aA4τ 

aA3n 

+ 

aA4A3K 

aA4A3v

ω42lO4A 

2ω4υA4 

A3 

B→A 

A→O2 

∥O4B（沿导路）

作加速度多边形下图所示：

则由图知：

aA4 

=P´

a4´

·

μa 

=3.263m/s2 

aB4= 

=4.052 

m/ 

s2

取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得 

ac 

aB 

acBn+ 

a 

cBτ 

ω5l2CB 

∥X轴 

C→B 

⊥BC 

其加速度多边形如上图，则

ac 

=p 

´

c·

=4.58m/s2

3.3导杆机构的动态静力分析3号点

取3号位置为研究对象：

1.5-6杆组共受五个力，分别为P、G6、Fi6、R16、R45,其中R45和R16方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。

选取比例尺μ=（40N）/mm，受力分析和力的多边形如图所示：

已知：

已知P=9000N，G6=800N， 

又ac=ac5=4.58m/s2

那么我们可以计算 

FI6=- 

G6/g×

=-800/10×

4.5795229205 

=-366.361N 

又ΣF=P 

G6 

FI6 

F45 

FRI6=0， 

//x轴 

↓ 

← 

B→C 

↑ 

9000 

800 

？

又ΣF=P+G6+Fi6+R45+R16=0，

方向//x轴↓←B→C↑

大小8000620√？

？

由力多边形可得：

F45=8634.495N 

N=950.052 

N 

在上图中，对c点取距，有 

ΣMC=-P·

yP-G6XS6+ 

FR16·

x-FI6·

yS6=0 

代入数据得x=1.11907557m

②.以3-4杆组为研究对象（μ=50N/mm）

F54=-F45=8634.495N，G4=220N 

aB4=aA4·

lO4S4/lO4A=2.261m/s2 

αS4=α4=7.797ad/s2

可得：

FI4=-G4/g×

aS4 

=-220/10×

2.2610419N=-49.7429218N 

MS4=-JS4·

aS4=-9.356

对O4点取矩：

MO4=Ms4+Fi4×

X4+F23×

X23-R54×

X54-G4×

X4=0

代入数据，得：

MO4=-9.356-49.742×

0.29+F23×

0.4185+8634.495×

0.574+220×

0.0440=0

故：

F23=11810.773N

Fx 

Fy 

G4 

FI4 

F23 

F54 

0 

方向：

M4o4 

大小：

┴O4B 

√

解得：

Fx=2991.612N 

Fy=1414.405N 

方向竖直向下

③.对曲柄分析，共受2个力，分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆，所以F32=F34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F12与F32等大反力。

受力如图：

17 

h2=72.65303694mm,则， 

对曲柄列平行方程有， 

ΣMO2=M-F32·

h2=0 

即 

M=0.0726*11810.773=0， 

即M=858.088N·

M