机械原理毕业课程设计题目(2)

2、用解析法对压床的连杆机构进行运动分析和动力分析。要求写出一份计算说明书和在电脑上打出的程序及计算结果。

3、用ProE三维计算机辅助设计软件对压床的连杆机构进行建模、装配，应用ADAMS进行运动分析和动力分析。要求写出一份设计分析说明书，打印出装配模型及仿真结果。

4、用图解法、解析法和ProE、ADAMS软件仿真结果进行比较，分析它们各自的优缺点。

2 机构简介

牛头刨床是一种刨削式加工平面的机床，图1所示为较常见的一种机械运动的牛头刨床。电动机经皮带传动和两队齿轮传动，带动曲柄2和曲柄相固结的凸轮转动，由曲柄2驱动导杆2－3－4－5－6，最后带动刨头和刨刀作往复运动。当抱头右行时，刨刀进行切削，称为工作行程。当刨头左形时，刨刀不切削，称为空回行程。当刨头在工作行程时，为减少电动机容量和提高切削质量，要求刨削速度较低，且接近于匀速切削。在空回行程中，为节约时间和提高生产效率，采用了具有急回运动特性的导杆机构。此外，当刨刀每完成一次刨削后，要求刨床能利用空回行程的时间，使工作台连同工件作一次进给运动，以便于刨刀下一次切削。为此，该刨床采用凸轮机构，双摇杆机构经棘轮机构和螺旋机构（图中未示出），带动工作台作横向进给运动。

在工作行程中，刨头刨刀上作用有相当大的切削力，在切削行程的前后各有一段约的空刀距离，为工作行程的长度，如图2所示。而在空回行程中，则没有切削阻力。因此，在一个工作循环中，刨刀受力变化很大，影响了主轴的匀速转动，因而，为减小主轴速度的波动，需采用飞轮调速，以减小电动机容量和提高切削质量。

图1 牛头刨床简图 图2 牛头刨床机构简图

3 已知数据

牛头刨床机构简图如图2所示。设计数据列于表1中。

表1 设计数据 设计内容 符号 导杆的运动分析 6 数据 60 380 110 单位 导杆机构动态静力计算 飞轮设计 540 240 50 200 700 7000 80 1.1 0.15 12 48 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 100 300 刨刀受力点到导路间距离为，受切削阻力向与刨刀切削时速度方向相反，切削阻力为，其在工作循环中的生产阻力曲线如图3所示。曲柄2顺时针方向匀速回转，。机器运转的不均匀系数许用值。

在连杆机构中，曲柄有30个连续等分的位置1～30，取构件2和导杆4垂直（即构件6在最左方）时为起始位置1，两个工作行程的极限位置1和，以及距行程两断点处处曲柄的位置和。总共33个位置，如图4所示。

图3 生产阻力曲线 图4 曲柄位置图

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4 设计步骤和要求

4.1 设计步骤

1、设计连杆机构。选择合适的长度比例尺（mmm），按已知条件确定连杆机构的各构件尺寸。

2、作机构运动简图。按所分配的位置，绘制出机构运动简图。

3、作速度和加速度分析。选择速度比例尺（）和加速度比例尺（），利用相对运动图解法作位置的机构速度多边形和加速度多边形。其中各构件重心的速度和加速度按影像相似原理在图上表示。

4、作运动线图。汇集其他同学用相对图解法求得的各点位置的点的位移、速度和加速度绘制运动线图。

5、根据各构件（不计重力的除外）的重心加速度及各构件的角加速度确定各构件的惯性力和惯性力偶矩，并将其合成为一总惯性力，求出该力到重心的距离。

6、绘制阻力线图。

7、将机构拆分成若干杆组，以基本杆组为研究对象，画出作用在其上的所有外力。然后，取力比例尺（），用力多边形和力矩平衡方程求各运动副反力和曲柄上的平衡力矩。在切削开始和终止的位置上，即和两个位置，由于工作阻力有突变，故需要作出两个力多边形和两个力平衡力矩。作图时，对于比较小的力如在图纸上无法表示时可略去不画。

8、汇总所有位置的作用在曲柄上的平衡力矩列入表2中。 机构位置 6 14 19 27 7 15 20 28 8 16 21 29 9 17 22 30 2 10 18 23 3 11 24 4 12 25 5 13 26 机构位置 机构位置 机构位置 机构位置 9、将汇集到的整个运动循环中各位置的平衡力矩，（即为动态等功阻力矩），以力矩比例尺（Nmm）和曲柄转角角度比例尺（度mm）绘制动态等功阻力矩线图，用图解积分法求其在一个运动循环内所作的阻力功线图。

10、绘制驱动力矩所作的驱动功线图。因驱动力矩为常数，且在一个稳定运动循环中驱动功等于阻力功，故将一个运动循环中的线图始末两点以直线相联既得线图。

11、作动态盈亏功。将与两线图相减，得一个运动循环中的动态盈亏功线图。该线图的纵坐标值最高点与最低点之间的距离，即表示最大动态盈亏功的大小。

12、由所得的确定飞轮的转动惯量

8 JF??Wmax900?Wmax?J??Je e?m2????2n2???式中，－机器主轴运转的平均角速度；；

－机器中具有定传动比的各构件的等效转动惯量。

13、整理计算说明书。内容包括：已知条件与要求；连杆机构设计简述；比例尺的选取，用相对运动图解法求所分配位置的机构的速度和加速度， 惯性力、惯性力偶矩、总惯性力至重心距离、平衡力矩有关方程及其运算；各线图比例尺的选取和运算，最大盈亏功和飞轮转动惯量的计算。

4.2 设计要求

1、绘图问题

A1图纸一张，A2图纸1张，绘图工具一套。 2、绘图要求

作图准确，布置匀称，比例尺合适，图面整洁，线条尺寸应符合国家标准。 3、计算说明书要求

计算程序清楚，叙述简要明确，文字通顺，书写端正。

4.3 解析法

1、列出数学模型。

2、画出程序框图，并编写程序。 3、上机运算。

4、整理计算说明书。

4.4 解析法

1、应用ProE三维辅助设计软件建立各构件三维模型。 2、采用联接进行装配，注意各运动副的约束。 3、设定初始条件进行运动仿真。 4、进行动力学分析。 5、整理计算说明书。

机械原理课程设计任务书

学生姓名 班级 学号 位置 设计题目：插床机构设计及分析 1 课程设计的目的和任务

1.1 课程设计的目的

机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要组成部分。机械原理课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的机械原理理论知识，培养学生独立解决实际问题的能力，使学生对机械的运动学和动力学的分析和设计有一较完整的概念，并进一步提高电算、绘

9 图和使用技术资料的能力，更为重要的是培养开发和创新机械的能力。 1.2 课程设计的任务

1、用图解法对压床的连杆机构进行运动分析和动力分析，并在此基础上确定飞轮的转动惯量。要求画出A1图纸一张，A2图纸一张，写出计算说明书一份。

2、用解析法对压床的连杆机构进行运动分析和动力分析。要求写出一份计算说明书和在电脑上打出的程序及计算结果。

3、用ProE三维计算机辅助设计软件对压床的连杆机构进行建模、装配，应用ADAMS进行运动分析和动力分析。要求写出一份设计分析说明书，打印出装配模型及仿真结果。

4、用图解法、解析法和ProE、ADAMS软件仿真结果进行比较，分析它们各自的优缺点。

2 机构简介

插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，如图1所示。电动机经过减速装置（图中只画出齿轮、）使曲柄1转动，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿导路作往复直线运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其他有关机构（图中未画出）来完成的。

在工作行程中，刀具上作用有相当大的切削阻力，在切削行程的前后各有一段（为刀具行程）行程，如图2所示。而在空回行程中则没有切削阻力，因此在一个工作循环中，刀具受力变化很大，从而影响了主轴的匀速运转，为减小主轴的速度波动，需采用飞轮调速，以减小电动机容量和提高切削质量。

3 已知数据

插床机构简图如图1所示，题目数据列于表1。

图1 插床机构简图

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