《机械原理》
课程设计计算说明书。
设计题目牛头刨床设计。
学院(部机械工程学院。
专业班级机械 05—1 班。
学生姓名程阳锐。
学号2 5指导教师(签字张艳。
7 月 16 日至 7 月 22 日。
共 1 周。
2007 年 7 月 19 日。
牛头刨床中导杆机构的运动分析及动态静力分析。
第一章机械原理课程设计的目的和任务。
1课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类学生第一次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教学环节。起目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关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和设计有一个比较完整的概念，具备计算，和使用科技资料的能力。
在次基础上，初步掌握电算程序的编制，并能使用电子计算机来解决工程技术问题。
2课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。动态静力分析，并根据给定的机器的工作要求，在次基础上设计；或对各个机构进行运动设计。
要求根据设计任务，绘制必要的图纸，编制计算程序和编写说明书等。
第二章、机械原理课程设计的方法。
机械原理课程设计的方法大致可分为**法和解析法两种。**法几何概念比较清晰、直观；解析法精度较高。
第三章、机械原理课程设计的基本要求。
1． 作机构的运动简图，再作机构两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程；
2．作机构两位置之一的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图；
3.用描点法作机构的位移，速度，加速度与时间的曲线。
第四章机械原理课程设计的已知条件。
设计数据：第五章选择设计方案。
1机构运动简图。
图１－１2、选择表ⅰ中方案ⅰ。
第六章机构运动分析。
1、曲柄位置“1”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）
取曲柄位置“1”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。
2=2πn2/60 rad/s=6.28rad/s
a3=υa2=ω2·lo2a=6.28×0.11m/s=0.69m/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。
a4=υa3+υa4a3
大小。方向 ⊥o4a ⊥o2a ∥o4b
取速度极点p，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2
图1-2则由图1-2知， υa3=·μv=69×0.01m/s=0.69 m/s
a4a3=0 m/s
用速度影响法求得，b5=υb4=0 m/s
又4=υa4/ lo4a=0 rad/s
取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得。
c5=υb5+υc5b5
大小。方向 ∥xx ⊥o4b ⊥bc
取速度极点p，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如图1-2。
则由图1-2知， υc5=·μv=0m/s
c5b5=0m/s
cb=0 rad/s
2.加速度分析：
取曲柄位置“1”进行加速度分析。因构件2和3在a点处的转动副相连，故=,其大小等于ω22lo2a,方向由a指向o2。
2=6.28rad/s, =22·lo2a=6.282×0.11 m/s2=4.34m/s2
取构件重合点a为研究对象，列加速度矢量方程得：
aa4 = aa4τ= aa3n + aa4a3k + aa4a3v
大小： ?42lo4a2ω4υa4 a3 ?
方向： ?b→a ⊥o4b a→o2 ⊥o4b（向左） ∥o4b（沿导路）
取加速度极点为p＇,加速度比例尺a=0.1（m/s2）/mm,作加速度多边形如图1-3所示。
图１—3则由图1-3知，
aa4 =pa4·μa =4.3m/s2
用加速度影象法求得ab5 = ab4 =6.38 m/s2
取5构件为研究对象，列加速度矢量方程，得。
ac5= ab5+ ac5b5n+ a c5b5τ
大小。方向 ∥xx √ c→b ⊥bc
其加速度多边形如图1─3所示，有。
ac5 =p c5·μa =0.58 m/s2
2、曲柄位置“6”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）
取曲柄位置“6”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。
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。
a4=υa3+υa4a3
大小。方向 ⊥o4a ⊥o2a ∥o4b
取速度极点p，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-4。
图１—4则由图1-4知，υa4=pa4·μv=61×0.01=0.61 m/s
a4a3=a3a4·μv=34×0.01m/s=0.34 m/s
b5=υb4=υa4·o4b/ o4a=0.81 m/s
取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得。
c5=υb5+υc5b5
大小。方向 ∥xx ⊥o4b ⊥bc
其速度多边形如图1-4所示，有。
υc5=·μv=79×0.01=0.79 m/s
取曲柄位置“6”进行加速度分析，分析过程同曲柄位置“3”.取曲柄构件3和4的重合点a进行加速度分析。列加速度矢量方程，得。
aa4= a a4n + a a4τ= a a3n + a a4a3k + a a4a3γ
大小 ? 42lo4a2ω4υa4 a3
方向 ? b→a ⊥o4b a→o2 ⊥o4b（向右） ∥o4b（沿导路）
取加速度极点为p＇,加速度比例尺μa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多边形图1-5
图1-5则由图1─5知， a a4τ= a4a4″·μa =24×0.05 m/s2 =1.2m/s2
4″= a a4τ∕lo4a = 21×0.05 m/s2=1.05 m/s2
a a4 = pa4·μa = 33×0.05 m/s2 =1.65 m/s2
用加速度影象法求得。
a b5 = a b4 = a a4 ×lo4b/lo4a=0.125 m/s2
取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得。
ac5= ab5+ ac5b5n+ ac5b5τ
大小。方向 ∥xx √ c→b ⊥bc
其加速度多边形如图1─5所示，有。
ac5b5τ= c5c5″·μa =23×0.05 m/s2 =1.15 m/s2
ac5 = pc5″·μa =41×0.05m/s2 =2.05 m/s2
第七章．机构运态静力分析。
取“1”点为研究对象，分离构件进行运动静力分析，作阻力体如图1─6所示。
图1—6已知g6=700n，又ac=ac5=0.58m/s2,那么我们可以计算。
fs6=- g6/g×ac =-700/10×0.58=-40.6n
又σf=p+g6+fs6+fp45+fr16=0，作为多边行如图1-7所示，n=10n/mm。
图1-7由图1-7力多边形可得：
fr45=-afr45·n=-40×10n=-400n
fr16= fs6 fr16·n=4.06×10n=40.6n
分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，已知： fr54=-fr45=400n，g4=200n
由此可得： fs4=-g4/g×as4 =20×4.3=86n
ms4=-js4·αs4=-1.1×4.3/0.3637 n·m=
在图1-8中，对a点取矩得：
σma=fr54cos8。lab+ms4-fs4·cos60。·ls4a-g4sin13。·ls4a+fo4τ·o4a=0
图1-8代入数据， 得fo4τ=-170.6n
又 σf=fr54+fr32+fs4'+g4+fo4n+fo4τ=0,作力的多边形如图1-9所示，n=10n/mm。
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