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机械原理课设指导书山东科技大学设计(论文)用纸 山东科技大学设计(论文)用纸 机械原理课程设计 指 导 书 崔 希 海 山东科技大学机电工程系 2006.12 第一节:牛头刨床 一、设计的目的与任务 1、设计的目的 进一步巩固和加深同学们所学的理论知识,培养其分析问题、解决问题的能力,使之对运动学及动力学的分析和设计有一较完整的概念,并使同学们进一步提高计算、制图和使用技术资料的能力。 2、设计任务 本设计是对牛头刨床的工作机构,用相对运动图解法进行运动分析,用动态静力分析法进行力分析,用图解法确定飞轮的...

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山东科技大学设计( 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 )用纸 山东科技大学设计(论文)用纸 机械原理课程设计 指 导 书 崔 希 海 山东科技大学机电工程系 2006.12 第一节:牛头刨床 一、设计的目的与任务 1、设计的目的 进一步巩固和加深同学们所学的理论知识,培养其分析问题、解决问题的能力,使之对运动学及动力学的分析和设计有一较完整的概念,并使同学们进一步提高计算、制图和使用技术资料的能力。 2、设计任务 本设计是对牛头刨床的工作机构,用相对运动图解法进行运动分析,用动态静力分析法进行力分析,用图解法确定飞轮的转动惯量。 以上任务要求完成1号、2号图纸各一张,说明书一份。 设计中要作到计算准确、步骤清楚、书写端正、图的布置要匀称,图中线条、尺寸标注均应符合制图标准。 二、机构简介和设计内容 1、机构简介 牛头刨床是一种常用的平面切削加工机床,电动机经带传动、齿轮传动(图中未画出)最后带动曲柄1(见图1)转动,刨床工作时,是由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头和刨刀作往复运动,刨头5右行时,刨刀切削,称工作行程,此时要求速度较低并且均匀;刨头左行时,不进行切削,称空回行程,此时速度较高,以节省时间提高生产率,为此刨床采用有急回作用的导杆机构。 EMBED AutoCAD.Drawing.15 ( 图 2 ) 刨头在工作行程中,受到很大切削阻力(在切削的前后各有一段0.05H的空刀距离,见图2),而在空行程时,则没有切削阻力,因此刨头在整个运动循环中,受力情况有很大变化,这就影响了主轴的匀速运转。因此用安装飞轮来减少速度的波动,从而提高金属表面的切削质量。 2、设计内容 作机构在指定位置的位置、速度、加速度图、受力图,汇总各位置的结果,绘制位移、速度、加速度曲线、平衡力矩曲线、等效阻力矩曲线以及等效驱动力矩曲线。根据上述得到的数据,确定飞轮的转动惯量JF。 三、已知数据 图1为牛头刨床的机构运动简图,该机床用电动机驱动,经过变速箱中的齿轮传动,使导杆机构的曲柄1具有五种不同的转速(n1)再经导杆机构将曲柄1的转动转变为刨刀的直线往复运动(行程H,行程速度变化系数为K)。 机构的几何尺寸及其它数据分五种方案见表(1) 表(1) 方案 n1 转/分 K H mm LAC mm LCS3 JS​3 kgm2 G3 牛顿 LDE G5 牛顿 Xs mm Yp mm δ μP 牛/mm LCD LCD Ⅰ 89 1.45 400 470 0.5 1.6 160 0.3 680 250 120 1/25 150 Ⅱ 64 1.48 430 450 0.5 1.1 180 0.3 720 180 120 1/30 200 Ⅲ 44 1.5 480 430 0.5 1.2 200 0.3 620 150 100 1/35 250 Ⅳ 32 1.57 520 400 0.5 0.7 150 0.3 580 160 100 1/40 300 Ⅴ 23 1.61 550 380 0.5 0.9 220 0.3 520 210 80 1/30 300 其中:G3-----导杆重量 G5----刨头重量 Js3----导杆3对重心S的转动惯量 XS----刀架重心的座标(在E点右方) YP----切削力作用点的座标 δ----刨床的速度不均匀系数 μP---切削阻力比例尺 四、设计方法步骤: 1、绘机构位置图: 已知:K、H、LAC、LDE/LCD 要求:按μL画机构中导杆的两个极端位置(用双点划线表示)和一个由教师指定的中间位置(用粗实线表示) 步骤: 计算极位夹角θ及摆角 K—1 θ=180° = K+1 (2)计算导杆长度LCD: H/2 LCD= sin( /2) (3)选μL作机构位置图, (A)由导杆左端位置(编号为0)开始,按30°等分,将曲柄一周分为 12个位置,并按顺时针依次编号,再找出另外五个特殊位置(曲柄端点B在最上、最下,导杆在最右及构件5距其极端位置为0.05H的P′和P″点)并编号。 (B)刨头移动导路X-X位于导杆端点所作圆弧高度的平均线上。 2、机构运动分析: 已知:n1、各构件的尺寸及位置。 要求:按μV绘制指定位置的速度图、加速度图,并计算构件3的运动参数ω3和ε3 。 步骤: (1)用相对运动图解法,对指定位置作机构速度图( μV自定),确定出VE并计算ω2。 用相对运动图解法,对指定位置作机构速度图( μa自定),确定出aE并计算ε3。 将计算结果与本组同学汇总,并填入表(2)中。 绘制S— 、V— 、a — 线图。 表(2) 位1 参数 0 1 2 3 3′ 上 4 5 6 7 7′ 右 8 9 9′ 下 10 11 P′ 左 P″ 右 VE 米/秒 0 0.35 0.54 0.65 0.66 0.67 0.56 0.20 0.14 0 0.22 2.8 1.36 1.32 0.59 0.35 0.62 ωP 1/秒 0 0.49 0.73 0.71 0.86 0.91 0.78 0.57 0.17 0 0.33 0.68 1.78 1.70 0.82 0.46 0.85 aE 米/秒2 2.38 1.56 0.95 0.63 0.28 0.92 1.65 0.90 3.23 3.33 3.08 2.90 1.24 6.70 4.73 2.93 2.55 ε1 1/秒2 11.23 2.18 2.62 0.99 0 0.98 2.15 1.24 0.43 0 5.41 11.92 0 0.19 2.19 3.97 4.50 akB3B2 米/秒2 0 0.78 0.43 0.18 0 0.14 0.36 0.35 0.16 0 0.34 0.29 0 0.41 0.62 0.39 1.42 Mb 0 749 1055 117 1229 1134 1009 667 263 0 80 36 43 162 300 577 630 3、动态静力分析: 已知:构件重量G3、G5:导杆绕重心轴的转动惯量JS2:切削阻力Fr(数值见图2及表(1))。 要求:绘制指定位置的受力分析图,计算各运动副中反作用力及曲柄所需的平衡力矩Mb。 步骤: 确定各惯性力及惯性力矩。 划分构件组,对各组进行受力分析。 作力多边形并确定各运动副反力。 确定曲柄所需平衡力矩Mb。 将计算结果填入表(3)中。 表(3) 参数 位置 F13 F15 M13 R65 R63 R23 Mb 97.68 53.28 0.868 1008.9 195.36 190.9 0.30 263.25 118.4 182.3 3.787 80.17 4、飞轮转动惯量确定: 已知:机器运转不均匀系数δ,飞轮安装在曲柄轴上,驱动力矩为常数。 要求:用密查洛夫法确定飞轮的转动惯量JF。 步骤: 汇总各点位需加于曲柄的平衡力矩Mb并填入表(4)中。 表(4) 位置 参数 0 1 2 3 3′ 4 5 6 7 7′ 8 9 9′ 10 11 P′ P″ Mb 0 749 1055 117 1229 1134 1009 667 263 0 80 36 43 162 300 577 630 Mr JR 0 0.68 1.59 2.38 2.47 2.55 1.81 0.62 0.002 0 0.33 41.76 10.55 10.04 1.87 0.69 2.14 ER 0 0.82 10.56 0.61 0.92 1.05 0.55 0.1 0.0002 0 0.177 19.32 16.67 14.51 0.63 0.07 0.77 (2)绘制等效阻力矩曲线Mr— (见图3.(a))。 等效阻力矩M1数值,与曲柄力分析图上的平衡力矩Mb大小相等,但方向相反。注意在作Mr​​— 曲线时,若Mr方向与(-ω1)方向相同,则取为“正”,否则取为“负”,选取比例尺μm。 (3)绘制等效驱动力矩曲线Ma— (图3(a))。 根据一周期中,驱动功和阻抗功相等的原则,在Mr— 图上以比例尺μM,画出Ma— 曲线。 (4)绘制剩余力矩曲线M— (见图3(b))。 M=Ma—Mr (5)绘制动能增量(盈亏功)曲线ΔE— (见图3(c))。 由M— 图,用坐标纸数格法或按图解积分法确定各位置( )的动能增量(盈亏功),并用一定比例尺μE绘ΔE—曲线,注意M— 图能量比例尺为(μM·μ )即每格(mm2)代表的焦耳数量。 (6)绘制除飞轮以外各构件的动能曲线ER— 图(见图3(d))。 以曲柄1为等效构件,按下式计算各位置等效转动惯量JR及其动能ER。 K Vsi K ωi JR= Σ mi( )2 + Σ Jsi( )2 i = 1 ω1 i = 1 ω1 1 ER= JR·ω2R 2 并将JR和ER的计算结果经汇总填入表(4),然后,用选定比例尺μER画出ER— 曲线。 (7)绘EF— 曲线,即(ΔE—ER)曲线。 在ΔE— 图上,以比例尺μE绘制EF— 曲线,其中EF=ΔE—ER(见图3(c))。 (8)确定最大动能差ΔEFmax。 在EF— 曲线上,找出最大动能点,量出其垂直高度gf(见图3(c))则 ΔEFmax=EFmax—EFmin=gf·μE (9)计算飞轮转动惯量JF 90·ΔEFmax JF= δ·n2I 五、编写计算说明书和整理图纸 说明书的内容应包括以下几个方面: (1)设计题目:自己所作的方案、点位及要完成的任务。 (2)机构运动分析:已知条件、绘制位置图、速度图及加速度图的步骤;列表(可参表(2)填写)。 (3)机构动态静力分析:已知条件及分析过程,列表填写(参表(3))。 (4)飞轮转动惯量的确定:已知条件、要求:绘制各条曲线说明,填写表格(参表(4))。 (5)小结:分析、讨论与该设计有关的问题、收获及体会等等。 图纸的要求是标出必要的符号和说明:注出线图的比例尺,图纸要有边框和标题栏(参标题栏格式) 四、举例 例1、如下图a所示为一牛头刨床的机构运动简图。设已知各构件的尺寸及原动件曲柄2等速回转的角速度ω2。试求机构在图示位置时刨头的速度VE、加速度αE以及导杆4的角速度ω4及角加速度ε4。 解 如图可见,此题的解题步骤应是先求出VB2(亦即VB3),再求出VB4,然后求VD,最后才能求得VE;然后再以同样步骤进行加速度分析。现分别就速度和加速度的分析说明如下。 1、速度分析 先求出原动件2上点B2的速度VB2=ω2ιAB m/s,其方向垂直于AB,而指向与ω2一致。 其次,因构件2与构件3在点B以转动副相连接,故VB3=VB2。而构件3与构件4组成移动副,B4与B3为重合点,故 VB4=VB3+VB4B3 上式中VB3的大小和方向均已知,VB4的方向垂直于CB4,而VB4B3的方向平等于CB4。因此只有VB4和 VB4B3的大小未知,故可用图解法求解。为此,如图b所示,选取适当的速度比例尺μV,由任一点P作出线段Pb2代表VB2(即VB3),再由点b2(亦即b3)作出VB4B3的方向线平等于CB4,由P点作出VB4的方向线垂直于CB4,而两方向线交于点b4。则矢量Pb4和b3b4即分别代表VB4和VB4B3。 又导杆4的角速度为 υB4 ω4= ιCB 将代表VB4的矢量Pb4平移至机构图上的点B4处,可知ω4为顺时针方向。 然后用速度影像法求出点D的速度影像d,即延长Pb4至点d,使Pd/Pb4=CD/CB4,则矢量Pd即代表点D的速度VD。 最后我们来求构件5上点E的速度,即刨头的速度VE。因D、E为同一构件上的两点,故 VE=VD+VED 上式中VD已经求出,VE的方向即为刨头移动的方向,而VED的方向垂直于ED,因此只有VE和VED的大小为未知,故可 用图解法求解,如图b所示,其中矢量Pe即代表刨头E的速度VE,其值为υE=Pe·μV m/s。 2、加速度分析 因原动件2以等角速度ω2回转,故点B2的加速度其方向由点B指向点A。 构件3与构件4组成移动副,且构件4绕定轴C回转,故知其重合点B4与B3的加速度之间有如下关系: 又因 故得 式中 其方向由点B4指出点C 其方向系将 沿ω4转过90°;αtB4C的方向垂直于CB4,而αrB4B3的方向沿着CB。又因αB3=αB2,其大小和方向均已知,故只有αtB4、αrB4B3的大小未知,于是可用图解法作加速度多边形 ,如图C所示,而矢量 即代表 又构件4的角加速度 其方向为逆时针。 然后用加速度影像法求出点D的加速度影像点d′,则矢量 即代表αD,其值为αD= EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 最后我们来求构件4上点E的加速度,即刨头的加速度αE。因D、E为同一构件上的两点,故 αE=αD+αnED+ατED 式中αD为已知: 其方向由点E指向点D,ατED的方向垂直于ED,而αE的方向为刨头移动的方向。因此只有ατED和αE的大小未知,故可用图解法作其加速度多边形 ,如图,所示。其中矢量 即代表 ,其值为 EMBED Equation.3 例2、下图所示的牛头刨床机构中,设各构件的尺寸及原动件的等角速度ω1均为已知。又知刨头的重量为Q5,机构在图示位置时刨头的惯性力为PI5,而刀具在此时所受的切削阻λ力(即生产阻力)为Pr。试求机构各运动副中的反力及需要施于原动件1上的平衡力偶矩(其他构件的重力和惯性等忽略不计)。 解 如前所述,首先将该机构分解为构件5与4和构件3与2所组成的两个静定杆组,及平衡力作用的构件1,然后按上述次序进行分析。 1、构件组5、4的受力分析 根据构件5的力平衡条件,可得 Pr+Q5+PI5+R65+R45=0 式中Pr、Q5及PI5的大小和方向均已知,R65的方向垂直于刨头的导轨,仅大小未知,而R45因构件4为二力构件,故其方向沿构件4的方向,因此亦仅大小未知,则在上式中仅有两个未知参数,故可用图解法求解,如图所示。而由图可得 EMBED AutoCAD.Drawing.15 又知就构件5对E点取矩,即可定出R65的作用线的位置,其至点E的距离如图所示为 = 2、构件组3、2的受力分析 因R43=-R34=R54=-R45,故其大小和方向均为已知。又因滑块2亦为二力构件,而R12作用于点C,故R32​也必过点C,并且其方向线与导杆3垂直,即仅其大小为未知,又因R23=-R32,故如就构件3对点B取矩,即可求得 = 又根据构件3的力平衡条件,得 R23+R43+R63=0 式中仅R63的大小和方向为未知,故可用图解法求出,如图所示,由图可得 3、原动件(即平衡力作用的构件)1的受力分析 因R21=-R12=R32,故其大小和方向均为已知。今就构件1对点A取矩,即可求出需加于原动件1上的平衡力偶矩为 M6=-R21· 又根据构件1的力平衡条件,即可求出机架对该构件的反力为 R61=-R21 - 1 - _1234567905.unknown _1234567921.unknown _1234567929.unknown _1234567937.unknown _1234567941.unknown _1234567945.dwg _1234567949.unknown _1234567951.dwg _1234567952.dwg _1234567953.unknown _1234567950.dwg _1234567947.unknown _1234567948.unknown _1234567946.dwg _1234567943.unknown _1234567944.unknown _1234567942.unknown _1234567939.unknown _1234567940.unknown _1234567938.unknown _1234567933.unknown _1234567935.unknown _1234567936.unknown _1234567934.unknown _1234567931.unknown _1234567932.unknown _1234567930.unknown _1234567925.dwg _1234567927.unknown _1234567928.unknown _1234567926.unknown _1234567923.unknown _1234567924.unknown _1234567922.unknown _1234567913.unknown _1234567917.dwg _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567918.unknown _1234567915.unknown _1234567916.dwg _1234567914.unknown _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567897.unknown _1234567901.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.dwg _1234567892.unknown _1234567890.dwg
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分类:高中语文
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