机械原理课程设计牛头刨床牛逼版Word格式文档下载.docx
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0.5lo4B
240
50
导杆机构的动态静力分析数据
导杆机构的动态静力分析
G4
G6
P
yp
Js4
N
Kg·
m2
200
700
7000
80
1.1
凸轮机构设计数据
方案
凸轮机构设计
φmax
lo9D
[α]
φ
φs
φ,
o
15
125
40
75
10
飞轮转动惯量确定数据
飞轮转动惯量的确定
δ
no’
Z1
Zo”
Z1’
Jo2
Jo1
Jo”
Jo’
0.05
1440
20
0.5
0.3
0.2
1.导杆机构的运动分析
已知曲柄每分钟的转数n2,各构件的尺寸及重心位置,且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上(见图).
要求做出机构的运动简图,用解析法和图解法求出方案Ⅰ中1′+10°
和9位置的速度、加速度,并对结果进行误差分析。
1.1矢量方程图解法
用CAD按一定的比例绘制机构位置机构简图及相应的速度和加速度多边形图,并量出个对应量进行对矢量方程的所求得的结果分析误差。
矢量方程图解法:
其中l2=lAO2,l4=lBO4,l5=lBC,vB=vB4=vB5,aB=aB4=aB5
(1)速度
未知量
矢量方程
vA4的大小
vB的大小
vC的大小
vA4=vA3+vA4A3
方向:
大小:
?
l02Aω2?
影像法
vB=vA4
l4/lAO4
vC=vB+vCB
//导路
大小:
?
vA4
l4/lAO?
(2)加速度
aA4的大小
aB的大小
aC的大小
aA4=anA4+atA4=aA3+akA4A3+arA4A3
A
O4
AO4A
O2
AB
v2A4/lAO4?
l2ω222ω3vA4A3?
影像法aB5=aB4=l4aA4/lao4,方向与aA4相同
aC=aB5+anC5B5+atC5B5
BO4
C
B
BC
l4aA4/lao4v2C5B5/l5?
1.2矩阵法
建立直角坐标系,标出各杆矢量及方位角。
其中共有四个未知量θ4,θ5,s4,sC.建立两个封闭矢量方程,为此需用两个封闭图形O2AO4及O4BCEO4,由此可得
l6+l2=s4,l4+l5=l6′+sC
写成投影方程为
S4cosθ4=l2cosθ2
S4sinθ4=l6+l2sinθ2
l4cosθ4+l5cosθ5-sE=0
l4sinθ4+l5sinθ5=l′6
以上个式即可求得θ4、θ5、s4及sE四个运动变量。
其中l4、l5、l2、l6为已知量
以上矢量方程式未知量代数式如下:
θ4=arctan[(l2sinθ2+l6)/cosθ2l2]
l'
6=[l24-(l2l4/l6)2]1/2/2
θ5=arcsin[(sinθ4*l4-l'
6)/l5]
SE=l4cosθ4+l5cosθ5
S4=cosθ2l2/cosθ4
将上面投影式子分别对t求导,得
S'
4cosθ4+S4(-sinθ4)ω4=-l2sinθ2ω2
S'
4sinθ4+S4cosθ4ω4=-l2sinθ2ω2
其中,S'
4、ω4、为未知量,且由题目已知条件ω2=nπ/30=60π/30=2π=6.959rad/s
将余下的式子对t求导,得
-l4sinθ4ω4-l5sinθ5ω5=0
l4cosθ4ω4+l5cosθ5ω5=0
其中,ω5为未知量。
把其写成矩阵形式,运用MATLAB运算。
最后运动切削点C的速度vc、S'
4、ω5、ω4均可以得到。
把上面各式再对时间t二次求导,得到加速度列式:
'
4cosθ4-S'
4sinθ4ω4-S'
4sinθ4ω4-S4(cosθ4ω24+sinθ4a4)=-l2(cosθ2ω22–sinθ2a2)
4sinθ4+S'
4cosθ4ω4+S'
4sinθ4ω4+S4(-sinθ4ω24+cosθ4a4)=-l2(sinθ2ω22+cosθ2a2)
-l4(ω24cosθ4+sinθ4a4)-l5(ω25cosθ5+sinθ5a5)=ac
-l4(-ω24sinθ4+cosθ4a4)+l5(-ω25sinθ5+cosθ5a5)=0
并写成矩阵形式,即得以下速度和加速度方程式:
=
结果(m/s)
解析法
图解法
误差
相对误差
vC-1′+10°
0.017
0.475
0.45799
0.0000772128
vC-9
0.559
0.977
0.00003.7916725819
0.0000687045
结果(m/s2)
aC-1′+10°
3.885
3.811
0.925
0.0000826427
aC-9
8.704
8.177
0.527
0.0001350590
2.导杆机构的动态静力分析
已知各构件的重量G(曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计),导杆4绕重心的转动惯量Js4及切削力P的变化规律(图1),及在导杆机构设计和运动分析中得出的机构尺寸,速度和加速度。
要求求方案Ⅰ第二位置各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平均力矩。
先用图解法,再用虚位移验证所得结果。
图解法:
2.1杆组5-6
5-6组示力体
已知G6,P,FI6=(G6/g)mC,lI6为R16对C的力臂,
平衡条件
方程
R45和R16的大小
F=0
G6+P+FI6+R45+R16=0
l16
MC=0
G6xs6+PyP-R16l16-FI6yS6=0
结果
R45的大小
7236.7881N
R16的大小
910.1964N
l16的大小
0.786987m
2.2杆组3-4
由以上求得R45,杆5是二力杆,所以R54=R45,杆4的角加速度
4=atA4/lA4O4,惯性力偶矩MI4=JS4
4,惯性力FI4=(G/g)aB4/2,总惯性力F′I4(=FI4)偏离质心S4的距离为h′4=MI4/FI4(其对S4的方向为逆时针),h4为G4对O4的力臂,hI4为F′I4对O4的力臂,h54为R54对O4的力臂,h23为R23对O4的力臂,
R23的大小
M=0
G4h4+F′I4hI4+R54h54-R23h23=0
R14的大小
G4+F′I4+R54+R23+R14=0
结果(N)
8773.038
2436.7602
2.3杆组1-2
R12的大小
R32+R12=0
Mb的大小
R32h32-Mb=0
图解结果
虚位移结果
误差率
8773.038N
--
550.01N
m
550.43N
0.465
2.4虚位移原理
所有外力的功率和为0,NP+NI6+NG4+NI4+NM=0,
NP=|P||vC|cos180°
NI6=|FI6||vC|cos180°
NG4=0.5|G4||vB|cos103.75252336°
NI4=|FI4||vI4|cos171.89875340°
NM=Mbω2,
把数据代入上式,得平衡力矩Mb=550.43N.m,
3.飞轮设计
已知机器运转的速度不均匀系数δ,平衡力矩Mb,飞轮安装在曲柄轴上,驱动力矩Med为常数。
要求:
求方案Ⅰ飞轮转动惯量JF。
3.1等效阻力矩
公式Mer=∑FVcosθ=|P||vc||cos180o|+0.5vB|G|cos
,
其中在1,1/,,2,3,4,5,6,7,7',8'位置,
=
,在8,9,10,11,12位置,
=180-
。
在8,8′,9,10,11,12,1位置P=0。
15个位置的等效阻力矩:
位置
vc(m/s)
ω4(rad/s)
(°
)
Mer(Nm)
1′
0.598
-0.139
103.2967
有切削力:
-421.07
没切削力:
-1.244
7′
0.087
-0.547
76.7310
-422.53
1.792
8′
75.1782
1
104.8218
2
0.684
-0.856
103.0285
-446.64
3
0.580
-1.257
98.6781
-713.98
4
0.138
-1.260
93.0033
-835.39
5
0.810
-1.950
86.9253
-833.82
6
0.322
-1.626
81.2604
-724.00
7
0.492
-0.294
76.9323
-493.52
8
0.435
-0.362
75.1785
0.631
9
-0.559
1.418
77.5763
-2.885
-1.714
2.083
85.0311
-2.737
11
-1.8
- 配套讲稿:
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