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1、机械原理课程设计郑州大学机械工程学院一、机械原理课程设计概述n目的 巩固理论知识，培养实践能力，建立工程观念，初步具备机械运动方案设计的能力n任务 根据题目进行机械运动方案分析、运动分析、动态静力分析，并对机构进行运动设计。最终提交最终提交：图纸、计算程序及设计说明书。n方法 进行机械运动方案设计，绘出相应的机构运动简图，综合运用教材中各有关章节的分析方法。设计题目：刨床主传动机构设计注意：注意：在工作行程的前5和后5两个阶段是没有切削力的。设计要求n功能上要求:(1)电机连续回转，而刨头往复移动，因此需要将旋转运动转化为直线运动；(2)电机的高速转动降低为刨头的较低速移动，需要减速；(3)在
2、刨头工作过程中，切削阻力变化较大，需要调节速度波动；(4)刨头切削时还需要实现进给运动。n性能上要求:(1)在工作行程时，要速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；(2)在回程时速度要高，提高生产率。因此需要有一定的急回运动。n另外要求机构传动性能良好，结构紧凑。设计参数方案导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析n2lO2O4lO2AlO4BlBClO4S4xS6yS6G4G6PypJS4r/minmmNmmkg.m21603801105400.25 lO4B0.5lO4B240502007007000801.1264350905800.3 lO4B0.5lO4B200502208
3、009000801.23724301108100.36 lO4B0.5lO4B1804022062080001001.2方案飞轮转动惯量的确定凸轮机构设计nOz1zOz1JO2JO1JOJOmaxlO9Dsr/minKg.m2ommo10.1514401020400.50.30.20.2151254075107520.1514401316400.50.40.250.2151353870107030.1614401519500.50.30.20.21513042751065表3-1 设计的相关参数设计任务n完成实现所要求功能的方案分析，至少提出三种方案，并绘制三种方案的机构运动简图，并对不同方案
4、进行评价n用图解法对给定的位置实现运动分析和力分析n用解析法实现机构的运动学分析n用图解法设计凸轮机构n提交：A1图纸图纸1张，张，A3图纸图纸1张，计算机源张，计算机源程序程序1份，设计说明书份，设计说明书1份。份。任务1：方案分析n运动是否具有确定的运动n机构传动功能的实现 n主传动机构的工作性能 n机构的传力性能n机构的动力性能分析 n机构的合理性 n机构的经济性 任务2：运动分析之机构运动简图运动分析之速度分析(图解法)以第一组数据第6个分析位置为例，计算得A点速度为：vA=2l2=0.69m/s，取速度比例尺v=0.023m/s/mm。有如下矢量方程成立：量得lpC=28.49mm,
5、可得C点速度为vC=vlpC0.655m/s运动分析之加速度分析(图解法)计算得A点加速度为：aA=22l2=4.343m/s2，取加速度比例尺a=0.1m/s2/mm。有如下矢量方程成立：量得lpC=17.5mm,可得C点加速度为aC=alpC-1.75m/s2BC动态静力分析(图解法,不考虑摩擦)计算刨头惯性力为：F=-Ga=701.75=122.5N，取力比例尺F=50N/mm。按基本杆组分析如下动态静力分析(RRP杆组)对于该杆组，对杆4对5的拉力FR45，刨头的惯性力FI6，床身对刨头的支持力N，刨头的重力G6，切削阻力P，且满足由图量得lFR45142.5mm，即拉力FR45712
6、5N。6645+GPFFIR+N=0动态静力分析(RPR杆组)对于该杆组，对杆5对4的拉力FR54=FR45，杆2对滑块3的作用力FR23，杆4的惯性力FI4，惯性力矩为M4，机架对4的作用力可分解为FR14x和FR14y，其中将惯性力矩等效到惯性力上，偏距h=184mm。在上述力的作用下，RPR杆组保持动态静力平衡，可作出其受力图。动态静力分析(RPR杆组)如下图，对O4点取矩，可计算出FR23由左图可求得FR23N，由右图可得出驱动力矩Mb=FR32l1=N.m任务3：运动分析之程序设计要点n首先对机构的杆组进行分析，可知该机构是由一个原动件加两个二级组RPR和RRP构成n对原动件和二级组
7、进行运动分析，并写出子程序(在设计指导书中已提供)n将各子程序进行拼装后调试，来获得机构在各个位置的运动参数(主程序，需自己完成)n主要搞清楚程序应用时各构件和运动副编号在程序中的意义n程序设计语言不限主程序基本格式Void main()%基本变量定义程序段%for(ii=0;ii=DivPt;ii+)%DivPt是计算点数%F1=AddAngleIndex*p1+ii*(-30)*p1;%计算起始角度%Mcrank(1,1,1,2,0);%调用曲柄计算子程序%Mrpr(2,3,5,2,2,4,3,1,Res);%调用RPR组子程序%F6=0;%RPR与RRP组角度关系%Mrrp(4,5,3,5,6,-1);%调用RRP组子程序%打印结果程序段%运动分析之解析法任务4：凸轮设计(图解法)图纸布置(A1)机构方案图位移坐标图速度坐标图加速度坐标图方案1方案2方案3速度分析加速度分析标题栏图纸布置(A3)反转法凸轮设计基圆半径r0(mm)滚子半径r(mm)最小曲率半径min(mm)标题栏运动规律曲线（）基本参数表设计计算说明书样式n设计计算说明书一般采用16开或B5纸，纵向放置，分三栏，即装订线，正文和计算结果栏，格式如下表所示。