牛头刨床主传动机构设计

机械原理课程设计---牛头刨床主体机构的分析与综合1 课程设计的目的和任务牛头刨床是常见的一种金属加工机床如图1所示。

其主体机构的机构运动简图有多种形式，图2所示的是常用的五种主体机构的示意图。

图 1 牛头刨床图2 牛头刨床的主体结构机构运动简图课程设计的内容包括：1）牛头刨床主传动系统总体传动方案的设计构思一个合理的传动系统。

它可将电机的高速转动（1440 转/分）变换为安装有刨刀的滑枕5 的低速往复移动（要求有三挡速度：60，95，150 次/分）。

其中，将转动变为移动的装置（主体机构）采用图2 所示的连杆机构。

在构思机构传动方案时，能做到思路清晰，各部分的传动比分配合理，最后在计算机上绘出主传动机构的原理示意图。

2）牛头刨床主体机构的尺度综合已知数据如表1所示图中的参数如图3所示。

图3参数表达形式表13）牛头刨床主体机构的运动分析根据已定出的主体机构的尺度参数，按曲柄处于最低转速、滑枕处于最大行程的工况对主体机构进行运动分析。

设各具有旋转运动的构件对x 轴的转角分别为i i θ , ( 为旋转构件的标号），相应的角速度和角加速度分别为ωi ,εi ；用解析法求出当曲柄转角θ1 从刨刀处于最右侧时起，沿逆时针方向转动每隔100 计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置、角速度、角加速度及刨刀的位置刀s （以最右点为零点）、速度刀v 和加速度刀a ，应用计算机在同一幅图中绘出刨刀的位移曲线、速度曲线和加速度曲线，并分析计算结果的合理性。

4）牛头刨床主体机构的受力分析杆的受力以及质量如表2所示。

已知数据其余构件的质量和转动惯量以及运动的摩擦忽略不计。

假定刨刀在空回行程不受力，在工作行程中所受的阻力为水平力，其大小见图3。

用解析法求出机构处于不同位置时应加在曲柄上的驱动力矩TN 以及各运动副的约束总反力的大小和方向。

图3 刨刀的有效阻力课程设计的主要内容包括：设计任务（包括设计条件和要求）；②传动方案的确定；③机构综合的方法和结果；④运动分析的方法和结果；⑤受力分析的方法和结果；⑥结束语；⑦主要参考文献；⑧附件（计算机程序等）。

机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床传动机构设计及其运动分析（1）机构运动简图及原始数据和要求：牛头刨床传动机构示意图：原始数据：齿轮转速n1（rpm）模数m（mm）齿数Z1齿数Z2距离L1（mm）滑枕冲程H（mm）行程数比系数K距离L2（mm）中心距O2O3230 6 15 55 176 500 1.65 360 350（2）设计过程及主要计算结果：由K=（180°+θ）/（180°-θ）=1.65 得：θ=180°·(K-1)/（K+1）=44.15°由α=（180°-θ）/2=67.92°及cosα= O2A/O2O3 得：O2A=131.54㎜由sin(90°-α)=0.5H/O3B 得：O3B=665.20㎜又由机构分析得S=-Lo3b*sin(j2)w1=2*PI*n1/(60)w2=w1*z1/z2w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/Lo3aV=-w3*Lo3b*cos(j2)Va=-Lo2a*w2*sin(j1-j2)aj=-(2*Va*w3+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2))/Lo3aat=Lo3b*aj*cos(j2)an=Lo3b*w3*w3*sin(j2)a=an-at可得出机构刨刀滑枕位移s速度v及加速度a。

（3）计算原程序及注释：#include <math.h>#include <stdio.h>#define PI 3.1415926int i;floatn1=230,m=6,z1=15,z2=55,L1=176,H=500,K=1.65,L2=360,Lo23=350,Lo3b=665.20,Lo2a=131.54 ;/*定义参数*/float j1,j2,tanj2,S,Lo2a,Lo3b,Lo3a,w1,w2,w3,V,Va,aj,at,an,a;/*定义变量(这里设O3A与Y轴夹角为角1,O3A与Y轴夹角为角2)*/PRINT(float j1){ FILE *fp;fp=fopen("d:\\NTB5.txt","a");tanj2=(Lo2a*sin(j1))/(Lo23+Lo2a*cos(j1));j2=atan(tanj2); /*求解角2*/Lo3a=sqrt((Lo23+Lo2a*cos(j1))*(Lo23+Lo2a*cos(j1))+(Lo2a*sin(j1))*(Lo2a*sin(j1)));S=-Lo3b*sin(j2);w1=2*PI*n1/(60);w2=w1*z1/z2;w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/Lo3a; /*求解O1.O2.O3角速度*/V=-w3*Lo3b*cos(j2); /*求解刨刀速度*/Va=-Lo2a*w2*sin(j1-j2); /*滑块A的法向速度*/aj=-(2*Va*w3+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2))/Lo3a; /*滑块A的法向加速度*/at=Lo3b*aj*cos(j2); /*滑块B的切向加速度*/an=Lo3b*w3*w3*sin(j2); /*滑块B的法向加速度*/a=an-at; /*刨刀的加速度*/printf("%2d%12.3f%16.3f%16.3f%16.3f\n",i,j1/PI*180,S,V,a);fprintf(fp,"%2d%12.3f%18.3f%18.3f%18.3f\n",i,j1/PI*180,S,V,a);fclose(fp);}main(){ FILE *fp;if((fp=fopen("d:\\NTB5.txt","w+"))==NULL)exit(0);printf(" NO:\t j1\t\t S\t\t V\t\t a\n\n");for(j1=0,i=1;j1<=2*PI;j1=j1+(10*PI/180),i++) /*随角1变化定义循环*/{ PRINT(j1);if(i%20==0)system("pause");}fclose(fp);system("pause");}（4）程序运行结果及图表分析：系列角度位移 (mm) 速度(mm/s) 加速度(mm/s2)1 0.000 -0.000 -1193.611 0.0002 10.00 -31.649 -1186.250 554.7743 20.000 -62.906 -1164.052 1118.3854 30.000 -93.372 -1126.651 1700.9965 40.000 -122.636 -1073.379 2315.6086 50.000 -150.262 -1003.161 2979.9417 60.000 -175.780 -914.367 3718.9078 70.000 -198.666 -804.569 4567.8339 80.000 -218.318 -670.223 5576.40110 90.000 -234.020 -506.229 6812.47911 100.00 -244.894 -305.427 8362.83612 110.000 -249.840 -58.197 10322.22013 120.000 -247.470 247.287 12750.26814 130.000 -236.077 622.807 15555.74415 140.000 -213.705 1073.216 18256.81816 150.000 -178.519 1581.651 19648.85917 160.000 -129.655 2088.243 17756.87318 170.000 -68.554 2480.597 10913.57619 180.000 -0.000 2631.014 0.02620 190.000 68.554 2480.598 -10913.53421 200.000 129.655 2088.246 -17756.85522 210.000 178.519 1581.653 -19648.86323 220.000 213.705 1073.218 -18256.82824 230.000 236.077 622.808 -15555.75325 240.000 247.470 247.288 -12750.27626 250.000 249.840 -58.196 -10322.22627 260.000 244.894 -305.427 -8362.84128 270.000 234.020 -506.229 -6812.48329 280.000 218.318 -670.223 -5576.40430 290.000 198.666 -804.568 -4567.83631 300.000 175.780 -914.366 -3718.91032 310.000 150.262 -1003.161 -2979.94433 320.000 122.636 -1073.379 -2315.61034 330.000 93.373 -1126.651 -1700.99835 340.000 62.906 -1164.052 -1118.38736 350.000 31.649 -1186.250 -554.77637 360.000 0.000 -1193.611 -0.002 运行结果的图表分析：（5）图解法检验：取3个位置分别为α1=0°,90°, 40°,分别用图解法求位移，速度，加速度，如图，经检验，所得结果与上述结果在允许误差范围内一致，故结果正确。

目录一、牛头刨床主传动机构设计二、机械系统运动方案的拟定三、所选机构的运动分析与设计四、所选机构的动力分析与设计五、设计原理说明六、参考文献七、心得体会一课程设计题目1题目：牛头刨床主传动机构设计2设计数据：3课程设计要求牛头刨床主传动机构的设计，要求将电动机输出的旋转运动动转换为刨刀的直线运动。

整个行程中，工作行程要求速度较低，以提高切削质量。

工作行程结束后，为提高工作效率，需要有急回运动，整个机构要求简洁实用。

二机械系统运动方案的拟定方案一：电动机输出转速经变速箱变速到达齿轮带动齿轮转动，同时通过齿轮轴带动圆弧齿轮转动，工作行程结束或由附属的弹簧机构将刨刀迅速拉回工作开始位置。

评价：该机构为齿轮传动机构，传动精确稳定，机会性较好，但工作冲击较大，且圆弧齿轮与齿条初始咬合时，冲击较大因而机构寿命短，维修保养费用高。

方案二：电动机带曲柄，曲柄带动连杆，连杆带动滑块直线运动。

评价：该方案机构设计简单，传动性能价差，不宜承受较大的工作阻力，急回性能不够好，效率较低不宜选用。

方案三：电动机带动曲柄，曲柄带动滑块移动滑块带动摇杆摆动，摇杆带动另一滑块直线运动。

评价：该方案的工作性能相当好，无论从传动性还是急回性。

精确性上相比较，都很合适。

三所选机构的运动分析与设计取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如上图）。

取第Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如上图）速度分析以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:( 0.01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位的置的速度多边形和加速度多边形如下图，位置要求图解法结果位置4点v c（m/s）0.7834359597各点的速度，加速度分别列入表中项目位置ω2ω4V A4V B V c位置4点 6.702064328 1.348969140.59029003610.78240210120.7834359597位置10点6.7020643281.1079133630.32485684910.64258975080.635476693单位1/s 1/s m/s四所选机构的动力分析与设计设计数据矢量图解法：由力多边形可知：F45=706.1099715NF I6=705.9209846 N对杆组示力体分析共受5个力分别为F`54,F23,F I4,G4,R14 ,其中F45,F54大小相等方向相反，方向沿C指向B，G4已知，方向竖直向下，惯性力F i S4大小可由运动分析求得，R23大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。

牛头刨床主体机构的设计与分析 doc
一、设计要求：
1、要有高刚度、高精度的牛头刨床主体机构。

2、要精确定位牛头的位置。

3、要有高效稳定的主轴系统。

4、要易于加工制造和维护。

5、要符合人机工程学原理，有良好的操作性和安全性。

二、设计方案：
牛头刨床主体机构包括床身、工作台、横梁、立柱、牛头等部分，下面对各部分的设计做详细说明：
1、床身
床身由机床床身、床脚、长轴承座、盖板等部分组成，整体采用铸铁件结构。

机床床身重心靠前，前后支撑结构采用单列双支撑方式，合理分担机身荷载与加工荷载，保证机身的高刚度和稳定性。

床身表面涂布涂料，使其具有防腐耐蚀性能。

2、工作台
工作台为矩形平面，反面用 T 形槽，便于加工工件。

其精度要求为 IT7 或 IT8。

工作台采用矩形导轨，支撑面积大，精度高，稳定性好。

工作台张紧方式采用液压缸，张紧力在规定范围内可调。

3、横梁
横梁采用箱形结构，内部充填筋板，刚度强，保证刨床的运转平稳。

横梁与床身采用理想可靠连接方式，提高机床整机的刚性和稳定性。

4、立柱
立柱采用钢管焊接结构，支棱牢固，刚度好，提高机床整机的稳定性。

5、牛头
牛头为致动部分，采用高刚度、高精度的齿轮箱，通过电机驱动牛头，保证刨削的稳定性和精度。

牛头装有精度十分高的球柱面组合轴承，预紧力可调，保证主轴的稳定性和精度。

三、技术分析
2、床身采用铸铁素件，有利于保证机床的高刚度和稳定性。

目录一、牛头刨床主传动机构设计二、机械系统运动方案的拟定三、所选机构的运动分析与设计四、所选机构的动力分析与设计五、设计原理说明六、参考文献七、心得体会一课程设计题目1题目：牛头刨床主传动机构设计2设计数据：内容导杆机构的运动分析符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6单位r/min mm方案Ⅱ64 350 90 580 0.3L o4B0.5 L o4B200 50 3课程设计要求牛头刨床主传动机构的设计，要求将电动机输出的旋转运动动转换为刨刀的直线运动。

整个行程中，工作行程要求速度较低，以提高切削质量。

工作行程结束后，为提高工作效率，需要有急回运动，整个机构要求简洁实用。

二机械系统运动方案的拟定方案一：电动机输出转速经变速箱变速到达齿轮带动齿轮转动，同时通过齿轮轴带动圆弧齿轮转动，工作行程结束或由附属的弹簧机构将刨刀迅速拉回工作开始位置。

评价：该机构为齿轮传动机构，传动精确稳定，机会性较好，但工作冲击较大，且圆弧齿轮与齿条初始咬合时，冲击较大因而机构寿命短，维修保养费用高。

方案二：电动机带曲柄，曲柄带动连杆，连杆带动滑块直线运动。

评价：该方案机构设计简单，传动性能价差，不宜承受较大的工作阻力，急回性能不够好，效率较低不宜选用。

方案三：电动机带动曲柄，曲柄带动滑块移动滑块带动摇杆摆动，摇杆带动另一滑块直线运动。

评价：该方案的工作性能相当好，无论从传动性还是急回性。

精确性上相比较，都很合适。

三所选机构的运动分析与设计取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如上图）。

取第Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如上图）速度分析以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:( 0.01m/s²)/mm用相对运动的图解法作该两个位的置的速度多边形和加速度多边形如下图，位置未知量方程4 位置点V A4V A4= V A3+ V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？ w2L AO2 ？V CV c= V B+ V C B方向 //x ⊥BO4⊥CB大小？ w4L BO4 ？a A4a A4= a n A4O4+ a t A4O4= a A3+a k A4A3+ a r A4A3方向 A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小 w24 L AO4 ？ w22L AO2 2w A3V A4A3？a ca c= a B+ a CB n+ a CB t方向∥x √C→B ⊥BC大小？√ w25L BC ？位置未知量方程位置10 点V A4V A4= V A3+ V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？ w2L AO2 ？V CV c= V B+ V C B方向 //x ⊥BO4⊥CB大小？ w4L BO4 ？a A4a A4= a n A4O4+ a t A4O4= a A3+a k A4A3+ a r A4A3方向 A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小 w24 L AO4 ？ w22L AO2 2A3V A4A3？a ca c= a B+ a CB n+ a CB t方向∥x √C→B ⊥BC大小？√ w25L BC ？位置要求图解法结果位置4点v c（m/s）0.7834359597各点的速度，加速度分别列入表中项目位置ω2ω4V A4V B V c位置4点 6.702064328 1.348969140.59029003610.78240210120.7834359597位置10点6.7020643281.1079133630.32485684910.64258975080.635476693单位1/s 1/s m/s项目 位置 3A an O A a 44t O A a 44 ncB a tCB a C a位置4点4.0425899630.7962830421.1661600158 0.0098665613090.9729895208 1.5592093649位置10点4.0425899630.3599132444.5323695242 0.111461239 1.2451986854 8.8240123081单位 2/s m四 所选机构的动力分析与设计 设计数据矢量图解法：设计内容 导杆机构的动态静力分析 符号 G4 G 6P Js 4y p xS 6 yS 6 单位 NKg.m2mm方案220 800 9000 1.2 80200 50645456由力多边形可知：F45=706.1099715NF I6=705.9209846 N对杆组示力体分析共受5个力分别为F`54,F23,F I4,G4,R14 ,其中F45,F54大小相等方向相反，方向沿C指向B，G4已知，方向竖直向下，惯性力F i S4大小可由运动分析求得，R23大小未知，方向垂直于杆4，R14大小方向均未知。

牛头刨床主运动机构方案设计
本题需要综合考虑牛头刨床的加工要求和机构设计要素，以下是一个可能的主运动机构方案设计：
1. 传动系统：由电机、齿轮传动组成。

电机提供动力，通过齿轮传动转化成旋转运动。

为了保证牛头刨床的加工精度，需要使用精密级别的齿轮传动。

2. 工作台：采用滑动式工作台。

工作台由导轨、枕头等部件构成，可以沿X、Y两向滑动，实现工件的移动。

3. 主轴系统：牛头刨床的主轴系统需要能够实现高精度的切削，所以需要采用精密的轴承系统和刀具装置。

主轴系统由主轴、轴承、电动刀架等组成。

4. 牛头系统：主要由牛头、滑块、限位器构成。

牛头可以沿Z
轴方向移动，实现对工件的切削。

滑块用于限制牛头的移动范围，保证加工精度。

限位器则起到保险作用，避免牛头过度移动，损坏工件或设备。

总体来说，牛头刨床的主运动机构设计需要注重精度和稳定性，同时考虑到加工和维护的实际操作。

需要根据具体的加工要求和设备条件，结合先进的技术和材料，来选择最佳的机构组合及相关部件。

牛头刨床机构设计方案
牛头刨床是一种常见的木工机械设备，用于加工木材表面，使其变得平整光滑。

牛头刨床的机构设计方案包括以下几个方面：
1. 传动系统：主要由电机、皮带或齿轮传动组成，用于驱动刨刀运动。

电机通过皮带或齿轮将动力传递给刨刀，使其能够正常工作。

2. 刨刀机构：牛头刨床的刨刀机构主要包括刨刀床、刨刀、刨刀床的升降机构等。

刨刀床是放置刨刀的部分，刨刀固定在刨刀床上，通过升降机构实现刨刀的升降。

刨刀床的升降机构可以通过螺杆或气压系统实现。

3. 进料系统：用于将待加工的木材送入刨床进行刨削。

进料系统通常由进料辊或进料台组成，通过辊轮或台面带动木材进料，确保木材能够顺利进入刨床。

4. 出料系统：用于将已经加工完成的木材从刨床上取出。

出料系统通常由出料辊或出料台组成，通过辊轮或台面将木材从刨床上顺利取出。

5. 安全保护装置：为了确保操作人员的安全，牛头刨床通常还会配备安全保护装置，如刨刀罩、急停开关等。

刨刀罩可以防止操作人员误触刨刀，而急停开关可以在紧急情况下立即停止刨床的运行。

牛头刨床的机构设计方案主要包括传动系统、刨刀机构、进料
系统、出料系统和安全保护装置等。

这些机构的设计要考虑到刨床的工作效率、刨削质量和操作人员的安全性。

设计题目：牛头刨床的设计一 机构简价与设计数据1．机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图 1。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄 2 和 固结在其上的凸轮 8。

刨床工作时，由导杆机构 2­3­4­5­6 带动刨头 6 和刨刀 7 作往复运动。

刨头 右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削 质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用 有急回作用的导杆机构。

刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮 8 通过四杆机构 1­9­10­11 与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。

刨头 在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约 0.05H的空刀距离，见图 4­1，b）， 而空回行程中则没有切削阻力。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴 的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。

图1 牛头刨床机构简图及阻力曲线图2．设计数据 见表 1。

表 1 设 计 数 据导杆机械的运动分析导杆机构的动态静力分析n 2 l O2O4 l O2A l O4B l BC l O4S4 x S6 y S6 G 4 G 6 P y P J S4r/minmmNmm Kgm2Ⅰ 60 380 110 540 0.25 B l 04 0.5 B l 04 240 50 200 700 7000 80 1.1 Ⅱ 64 350 90 580 0.3 B l 04 0.5 B l 04 200 50 220 800 9000801.2 Ⅲ724301108100.36 B l 04 0.5 Bl 04 180402206208000 1001.2飞轮转动惯量的确定 凸轮机构的设计 齿轮机构的设计δn O5 z 1 z O ’ z 1’ J O2 J O1 J O3 J O5 φmax l O9D [α] δ0 δ01 δ0’d O5 d O3 m 12 m O31’α r/minKgm2° mm ° mm ° Ⅰ 0.15 1440 10 20 40 0.5 0.3 0.2 0.2 15 125 40 75 10 75 100 300 6 3.5 20 Ⅱ 0.15 1440 13 16 40 0.5 0.4 0.25 0.2 15 135 38 70 10 70 100 300 6 420Ⅲ0.16 1440 15 19 50 0.5 0.3 0.2 0.2 15 130 42 75 10 65 100 300 63.5 20二、设计内容1．导杆机构的运动分析已知： 曲柄每分钟转数 2 n ，各构件尺寸及重心位置，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 2）。

目录一、概述1.1、课程设计的目的——————————————— 21.2、工作原理—————————————————— 21.3、设计要求—————————————————— 31.4、设计数据—————————————————— 41.5、创新设计内容及工作量———————————— 4二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析2.1、方案分析—————————————————— 52.2、主传动机构尺寸的综合与确定————————— 52.2、杆组拆分—————————————————— 62.4、绘制刀头位移曲线图————————————— 7三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序3.1、解析法进行运动分析————————————— 83.2、程序编写过程（计算机C语言程序）—————— 103.3、计算数据结果——————————————— 123.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析————— 13四、小结心得体会——————————————————— 18五、参考文献参考文献——————————————————— 19一、概述1.1、课程设计的目的目的：机械课程创新设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他是机制专业课程学习过程中的一个重要实践环节。

其目的是以机制专业课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本专业课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析、计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

1.2、工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件的平面切削加工的机床。

图1为其参考示意图。

电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。

三、机构选型、方案分析及方案的确定方案一的运动分析及评价（1）运动是否具有确定的运动该机构中构件n=5。

在各个构件构成的的运动副中Pl=6,Ph=1.凸轮和转子、2杆组成运动副中有一个局部自由度，即F'=1。

机构中不存在虚约束。

.由以上条件可知：机构的自由度 F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1机构的原动件是凸轮机构，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。

（2）机构传动功能的实现在原动件凸轮1带动杆2会在一定的角度范围内摇动。

通过连杆3推动滑块4运动，从而实现滑块(刨刀)的往复运动。

（3）主传动机构的工作性能凸轮1的角速度恒定，推动2杆摇摆，在凸轮1随着角速度转动时，连杆3也随着杆2的摇动不断的改变角度，使滑块4的速度变化减缓，即滑块4的速度变化在切削时不是很快，速度趋于匀速；在凸轮的回程时，只有惯性力和摩擦力，两者的作用都比较小，因此，机构在传动时可以实现刨头的工作行程速度较低，而返程的速度较高的急回运动。

传动过程中会出现最小传动角的位置，设计过程中应注意增大基圆半径，以增大最小传动角。

机构中存在高副的传动，降低了传动的稳定性。

（4）机构的传力性能要实现机构的往返运动，必须在凸轮1和转子间增加一个力，使其在回转时能够顺利的返回，方法可以是几何封闭或者是力封闭。

几何封闭为在凸轮和转子设计成齿轮形状，如共扼齿轮，这样就可以实现其自由的返回。

机构在连杆的作用下可以有效的将凸轮1的作用力作用于滑块4。

但是在切削过程中连杆3和杆2也受到滑块4的作用反力。

杆2回受到弯力，因此对于杆2的弯曲强度有较高的要求。

同时，转子与凸轮1的运动副为高副，受到的压强较大。

所以该机构不适于承受较大的载荷，只使用于切削一些硬度不高的高的小型工件。

该机构在设计上不存在影响机构运转的死角，机构在运转过程中不会因为机构本身的问题而突然停下。

（5）机构的动力性能分析。

由于凸轮的不平衡，在运转过程中，会引起整个机构的震动，会影响整个机构的寿命。

引言机械课程设计是对我们这学期学过机械原理的一次实际运用的检查，它涉及到了我们对机构的认识，对运动简图的应用，还有对齿轮的转动比的理解等等。

机械原理课程设计是机械基础系列课程中的重要一环，该设计既具有承上启下的作用，又具有独立的功能。

本次课程设计涉及的理论基础继承了机械原理课程的理论教学内容、方法和手段，使机构学、齿转学在设计中充分应用。

其中，也为下学期的机械设计打下铺垫，为我们的创新思维、实践创新设计提供了手段。

本次课程设计涉及的机构运动分析、力分析的解析方法、机构设计方法等工程上的实用方法也能体现和应用。

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，本次课程设计的主要内容是牛头刨床导杆机构的运动分析和动态静力的分析以及不同设计方案的比较。

全班同学分为两组后每人选择一个相互不同的位置、运动简图，进行速度、加速度以及机构受力分析，绘制相关运动曲线图，并在上述各项内容分别在A1、A2、A3图纸上，并完成课程设计说明书。

牛头刨床工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

刨床工作时,如图1-1（a）所示，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。

刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力，切削阻力如图1-1（b）所示。

图1-1（a）图1-1（b）方案选择方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。

机构最为简单，能承受较大载荷，但其存在较大的缺点。

一是由于执行件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大;二是机构随着行程速比系数K的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。

方案（b）由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。

该方案在传力特性和执行件的速度变化方面比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构AB C D中，随着行程速比系数K的增大，机构的最大压力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方案（a）更大。

目录一、概述§1.1、课程设计的题目---------------------------------------2§1.2.、课程设计的任务和目的-----------------------------2§1.3、课程设计的要求---------------------------------------3§1.4、课程设计的数据---------------------------------------3二、运动分析及程序§2.1、拆分杆组------------------------------------------------4§2.2、方案分析------------------------------------------------4§2.3、程序编写过程------------------------------------------5§2.4、程序说明------------------------------------------------6§2.5、C语言编程及结果------------------------------------6§2.6、位移，速度，加速度图------------------------------10三、各运动方案的分析与评价§3.1 方案一的运动分析和评价--------------------------12§3.2 方案二的运动分析和评价--------------------------13§3.3 方案三的运动分析和评价--------------------------15§3.4 方案四的运动分析和评价--------------------------16四、小结--------------------------------------- 19五、参考文献---------------------------------20一、概述§1.1．课程设计的题目此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计.§1.2．课程设计的任务和目的1）任务：1 牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；2 导杆机构进行运动分析；3 导杆机构进行动态静力分析；根据要求发挥自己的创新能力，设计4到5种牛头刨床的主传动机构，使其可以满足牛头刨床的传动需要。

牛头刨床机构设计
牛头刨床是一种将工件固定在平台上，通过传动机构并且带有可调高度和角度的锯片进行刨削加工的机械设备。

其机构设计需要考虑以下因素：
1. 刨床床身结构设计：为了保证刨床的稳定性和精度，床身应该采用整体式或箱式结构，并具有足够的刚性和稳定性。

2. 传动机构设计：刨床的传动系统由电机、皮带、齿轮和传动轴等组成，需要根据工件的性质和刨削要求来选择适合的主轴转速和切削进给速度。

3. 切削头设计：牛头刨床采用锯片进行刨削，切削头应具有高度和角度可调的机构结构，以适应不同刨削角度和加工要求。

4. 工件夹紧机构设计：工件夹紧机构是保障加工精度和安全的重要部分，需要考虑到工件尺寸、形状、材料等因素，选择适合的夹紧方式和夹具结构。

5. 冷却润滑系统设计：由于刨削加工会产生大量的热量和切屑，需要采用适当的冷却润滑系统来降低热量和清理切屑，以提高刨削质量和延长刀具寿命。

在进行牛头刨床机构设计时，需要综合考虑上述各个方面的因素，以提高刨床的性能和加工精度。

牛头刨床的典型机构及其调整图1 B6065牛头刨床的主传动系统1、2—滑动齿轮组 3、4—齿轮 5—偏心滑块 6—摆杆 7—下支点 8—滑枕9—丝杠 10—丝杠螺母 11—手柄 12—轴 13、14—锥齿轮B6065牛头刨床的传动系统如图1所示，其典型机构及其调整概述如下。

（1）变速机构如图1的变速机构由1、2两组滑动齿轮组成，轴Ⅲ有3×2=6种转速，使滑枕变速。

（2）摆杆机构摆杆机构中齿轮3带动齿轮4转动，滑块5在摆杆6的槽内滑动并带动摆杆6绕下支点7转动，于是带动滑枕8作往复直线运动。

（3）行程位置调整机构松开手柄11，转动轴12，通过13、14锥齿轮转动丝杠9，由于固定在摆杆6上的丝杠螺母10 不动，丝杠9带动滑枕8改变起始位置。

（4）滑枕行程长度调整机构滑枕行程长度调整机构见图2。

调整时，转动轴1，通过锥齿轮5、6，带动小丝杠2转动使偏心滑块7移动，曲柄销3带动偏心滑块7改变偏心位置，从而改变滑枕的行程长度。

图2 滑枕行程长度的调整1—轴（带方榫） 2—小丝杠 3—曲柄销 4—曲柄齿轮 5、6—锥齿轮 7—偏心滑块图3 滑枕往复运动速度的变化（5）滑枕往复直线运动速度的变化滑枕往复运动速度在各点上都不一样，见图3。

其工作行程转角为α，空行程为β，α＞β，因此回程时间较工作行程短，即慢进快回。

（6）横向进给机构及进给量的调整横向进给机构及进给量的调整如图4所示。

齿轮2与图1中的齿轮4是一体的，齿轮2带动齿轮1转动，连杆3摆动棘爪4，拨动棘轮5使丝杆6转一个角度，实现横向进给。

反向时，由于棘爪后面是斜的，爪内弹簧被压缩，棘爪从棘轮顶滑过，因此工作台横向自动进给是间歇的。

图4 B6065牛头刨床运动及调整1、2—齿轮 3—连杆 4—棘爪 5—棘轮 6—丝杆 7—棘轮护盖工作台横向进给量的大小取决于滑枕每往复一次时棘爪所能拨动的棘轮齿数。

因此调整横向进给量，实际是调整棘轮护盖7的位置。

牛头刨床主传动机构运动简图一、绘制牛头刨床主传动机构运动简图注意事项1.用中心线绘制出机构的两极限位置和曲柄的运动轨迹；2.对机架、原动件、构件编号、运动副进行标示；3.标注曲柄的位置；4.写出比例尺及其单位m/mm；5.在机构运动简图旁写出各构件的长度：l AB；l CD；l DE；l AC；l A到E点运动轨迹的距离；θ或Φ。

二、图解法运动分析注意事项1.速度多边形图和加速度多边形图分别都画在一个图上，并在相应的图旁写出比例尺及其单位，速度多边形图比例尺单位m/s/mm，加速度多边形图比例尺单位m/s2/mm；2.分别写出速度多边形图和加速度多边形图的矢量方程，并分析各矢量的大小和方向，在矢量方程中只写出各矢量的大小和具体方向，分析及计算过程写在设计说明书中。

3.速度多边形图中矢量的起始点和终止点用小写字母p、a、b、c…等表示；加速度多边形图中矢量的起始点和终止点用小写字母p'、a'、b'、c'…等表示。

三、动力分析注意事项1.绘制等效力矩图：在0~360°内绘制出等效阻力矩和等效驱动力矩图，横坐标为曲柄转角，纵坐标为力矩，并写出横坐标和纵坐标比例尺及其单位，横坐标比例尺单位°/mm，纵坐标比例尺单位N·m /mm。

注意在0~φ1和φ2 ~360°之间的等效阻力矩均为零；2.绘制能量指示图：注意应分别写出各盈亏功和ΔW max的大小；3.计算飞轮的转动惯量：写出飞轮转动惯量计算公式中各变量的大小并代入公式中计算出飞轮的转动惯量；注意：动力分析的所有分析与计算过程均写在设计说明书中，图纸上只写出结果。

进给凸轮机构简图一、绘制凸轮机构注意事项1.列表分别计算出推程和回程摆杆至少6个位置转角的大小，远休止和近休止摆杆转角分别为最大摆角和零度。

2.写出比例尺及其单位m/mm；3.摆杆回转中心与凸轮回转中心之间的连线与水平线的夹角为45°（见设计任务书图1）；4.绘制凸轮轮廓线：理论轮廓线为中心线，实际轮廓线以及摆杆和滚子的初始位置均为粗实线，其余辅助线条或圆（圆弧）均为细实线且保留在图纸上，各辅助点用大写字母表示，如：A1、A2、…，B1、B2、…，C1、C2、…等；5.对机架、构件的编号、运动副进行标示；6.标注项目：基圆半径、运动角度、机架中心距、摆杆长度、凸轮的正转和反转方向。