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：压床机构设计及分析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 机构简介如图1所示的六杆连杆机构是压床的主体机构。

电动机经过连轴器带动减速器的三对齿轮、、将转速降低，然后再带动连杆机构上的曲柄1转动，从而使连杆机构的滑块5克服阻力而运动。

为了减小主轴的速度波动，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮机构。

图1 压床主体机构图2 压床机构简图 图3 工作载荷与工作行程图4 曲柄位置分配3 已知运动参数设计题目的数据见表1。

在连杆机构中，有30个连续等分的位置1～30，2个工作行程的极限位置1和。

距滑块下极限为时的曲柄位置。

总共有32个位置，如图4所示。

表1 已知数据4 设计方法和要求4.1 图解法4.1.1 已知条件中心距、、，构件3的下极限角和上极限角，滑块的冲程，比值、，各构件的重心的位置，曲柄的转速；各构件的重量及其重心的转动惯量（曲柄1和连杆4的重量和转动惯量略去不计），阻力曲线（图3）；机器运转的不均匀系数许用值，飞轮安装在曲柄轴上，驱动力矩为常数，由动态静力分析中所得的平衡力矩。

4.1.2 要求设计连杆机构，作机构运动简图，1个机构位置的速度多边形和加速度多边形，滑块的运动线图（位移、速度和加速度）；确定所分配的机构位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩；用近似计算法求飞轮转动惯量。

4.1.3 步骤1、连杆机构的设计。

选取长度比例尺（mmm），按已知条件确定连杆的各构件尺寸。

注意：摇杆3的两极限位置恰好对称于过点所作行程的垂线。

2、作机构位置图。

按所分配的位置作出机构运动简图。

3、作速度与加速度多边形。

选取速度比例尺（）和加速度比例尺（），用相对运动图解法作该位置的机构速度多边形和加速度多边形。

4、作滑块的运动线图。

汇集其他同学用相对运动图解法求得的各位置滑块的位移、速度、加速度绘制运动线图。

5、根据各构件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，求出该力至重心的距离。

6、绘制阻力线图。

7、将机构拆成若干个构件组，以构件组为分离体，画出作用其上的所有外力。

然后，取力比例尺（Nmm），用力多边形和力矩平衡方程式求各运动副反力和曲柄上的平衡力矩。

注意阻力始终与滑块的运动方向相反，滑块在上下两极限位置和行程处时，其阻力值有两个，应分别进行两次图解计算。

作图时，对于比较小的力如果在图纸上无法表示时可略去不计。

8、汇总所有位置的作用于曲柄上的平衡力矩列入表2。

9、用茹可夫斯杠杆法求平衡力矩，并与上述方法所得的结果相比较。

10、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。

11、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。

12、再将与两线图相减，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。

13、由所得的确定飞轮的转动惯量14、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，、、、、有关方程及其运算；各线图比例尺的选取和运算，飞轮转动惯量的计算。

4.1.4 其他问题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。

4.2 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。

4.3 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：牛头刨床机构设计及分析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、绘图和使用技术资料的能力，更为重要的是培养学生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。

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[][]max max222900F ee W W J J J m n ωδπδ∆∆=-=- 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。