机械原理课程设计_—_牛头刨床的运动分析

目录

一、概述

§1.1、课程设计的任务和目的————————————— 1 §1.2、课程设计的要求———————————————— 1 §1.3、课程设计的数据———————————————— 1

二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析

§2.1、机构选型、方案分析及方案的确定———————— 2 §2.2、主传动机构尺寸的综合与确定—————————— 2 §2.3、杆组拆分——————————————————— 3 §2.4、绘制机构运动简图——————————————— 3 §2.5、绘制刀头位移曲线图—————————————— 3

三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序

§3.1、解析法进行运动分析—————————————— 3 §3.2、程序编写过程（计算机C语言程序）——————— 5 §3.3、计算数据结果————————————————— 6 §3.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析—————— 7

四、小结

心得体会—————————————————————— 8

五、参考文献

参考文献—————————————————————— 8

一、概述

§1.1、课程设计的任务和目的

课程设计的任务：

（一）执行机构结构设计及分析

1．牛头刨床的机构选型、运动方案拟定；

2．主传动机构尺度综合及确定；

3．机构的杆组拆分和机构简图的绘制；

4．绘制刀头位移曲线图；

（二）执行机构运动分析

1．建立数学模型，解析法进行运动分析；

2．程序编写；

3．上机调试程序；

4．位移、速度和加速度运动曲线图与分析；

（三）撰写设计说明书

（四）考核

课程设计的目的：

机械原理课程设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，记忆不巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生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，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析、计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

§1.2、课程设计的要求

（1）根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的结构设计、结构分析和运动动力学分析；

（2）为了提高生产效率，要求刨刀的往复切削运动具有急回特性（切削时刨刀的移动速度低于空行程速度）；

（3）刨刀且学运动速度平稳；

（4）要求机构具有良好的传力特性（在整个行程中推动牛头刨床应有较小的压力角）。§1.3、课程设计的数据

曲柄转速 n=48r/min 机架 LAC=380mm 工作行程 H=310mm 行程速比系数 K=1.46

连杆与导杆之比 LDE/LCD=0.25 曲柄与水平线的夹角 120°

二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析

§2.1、机构选型、方案分析及方案的确定 主执行机构设计参考方案：

方案分析： 方案一、

1. 机构具有确定运动，

自由度为F=3n-（2Pl+Ph ）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄为机构原动件；

2. 通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动，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

机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数K 的要求；

4. 传递性能，机构传动角恒为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。 方案确定：

综上所述，所以选择方案一。

§2.2、主传动机构尺寸的综合与确定 由已知数据经过计算得

由θ

θ-180180︒+︒=K 得出θ=33.66°

）

（mm 110266.33sin 3802sin =︒

⨯==θAC AB )(5352

sin

2mm H

CD ==θ

)(13425.0535mm L L CD DE CD

DE

=⨯=⨯

=

方案1 方案2 方案

3

)(5232

2mm CDCOS

CD CD H =--

=θ

§2.3、杆组拆分

§2.4、绘制机构运动简图（见图纸） §2.5、绘制刀头位移曲线图

θ1Se 120°-0.230150°-0.246197°-0.298343°

0.020

三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序

§3.1、解析法进行运动分析

如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA 及CDEGC 。 投影方程式为

1133cos cos θθl s = （1） 11633sin sin θθl l s += （2）

0cos cos 4433=-+E S l l θθ （3）

'

6

4433sin sin l l l =+θθ （4） ① 求333αωθ、、、 由公式（1）和（2）得：

1

6

3cos sin arctan 11

1θθθl l l += 221πθπ<≤- （5）

1

6

3cos sin arctan 11

1θθπθl l l ++= 2321πθπ<≤ （6）

上式等价于 1

161

13sin cos cot θθθl l l arc += （7）

对3θ求导得：

1

162

1261

61113sin 2sin θθωωl l l l l l l +++=

）（ （8） 同理得：

2

1162

1261

211621263)sin 2(cos )(θθωαl l l l l l l l ++-= （9） ② 求滑块E 的E E E S αν、、 由（3）、（4）式得：

4433cos cos θθl l S E += （10）

4

3

3sin arcsin

4l l H θθ-= （11） 求导得：

4

43

334cos cos θθωωl l -

= （12）

4

4333cos )

sin(θθθων--

=l E （13）

再求导得：