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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）。
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。
牛头刨床机构的分析与综合公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]西南交通大学本科教学改革《机械原理》课程设计说明书年级: 2011级学号:姓名: 王和平专业: 机电一体化指导老师: 何俊2013 年 12 月《机械原理》课程设计任务书班级机电一班学生姓名王和平学号发题日期： 2013 年 9 月 20 日完成日期： 12 月10 日题目牛头刨床机构的分析与综合1、本设计的目的、意义机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。
其目的是以机械原理课程的学习为基础，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。
2、学生应完成的任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。
并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。
摘要牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。
本文根据牛头刨床这一特性，设计了三种不同的机构，通过对比分析，选择了酸菜动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成的机构。
该方案传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。
根据已给的数据算出符合运动条件的机构杆长，凸轮基圆，齿轮传动比，建立三维模型，用adms建模，得出位移线图，速度线图，再根据位移线图利用反转法求出凸轮外形，并用cad画出图形关键字：牛头刨床杆长凸轮 adams 线图AbstractShaper is used for metal cutting machine tool plane machining of small size or straight groove, used for single or small batch production. In order to coarse,fine processing of different materials and different size workpieces, require the main execution component planes to several different speed, differentdistance and different initial positions of horizontal reciprocating linear motion,and the cutting speed is lower than the air speed planing planing tool, namelythe quick return phenomenon. In this paper, according to the characteristics ofshaper, design three different agencies, through comparative analysis,choose the pickled cabbage moving guide rod mechanism and the rockerslider mechanism formed by series connection mechanism. The force transmission characteristics, mechanism, small occupied space, the actuatorvelocity changes in working process is slow.According to the given data calculated in line with the movement condition of the mechanism, the cam base circle, gear ratio, establish the three-dimensional model, using ADMS modeling, so out of line drawing, speed line chart, according to the line graphusing the inversion method for cam profile,and the figure painting with CADKeywords: shaper rod cam adams diagram目录第1章绪论 (1)问题的提出 (1)国内外研究现状 (1)本文研究的主要内容、目标与方法 (2)第2章设计方案的确定 (3)备选方案 (3)方案 a (3)方案 b (3)方案 c (4)方案确定 (4)机构方案确定 (4)减速方案的确定 (4)第3章确定机构尺寸 (5)根据所给数据确定杆长 (5)建模 (6)凸轮设计 (6)原理 (6)基圆半径 (6)第4章运动分析及公式推理 (7)导杆 (7)第5章静力分析 (9)曲柄 (9)导杆 (9)滑块 (10)连杆 (10)第6章分析结果 (12)位移线图 (12)速度线图 (12)加速度线图 (13)力矩变化曲线 (13)根据反转法画凸轮和滚子 (14)结论................................................................. ..15总结. (15)参考文献 (16)原理第1章绪论问题的提出牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
目录一、课程设计题目二、牛头刨床简介三、导杆机构的运动分析四、导杆机构动态静力分析五、用解析法做导杆机构的运动分析六、Matlab编程并绘图七、凸轮机构的设计八、齿轮机构的设计九、参考文献一、题目：牛头刨床的设计二、牛头刨床简介1. 工作原理及工艺动作过程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）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(b）所示。
(b)二、设计说明书1．画机构的运动简图1、以O 4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O 2点，B 点，Y图（1-1）C点。
确定机构运动时的左右极限位置。
曲柄位置图的作法为：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（如下图）。
图1-2牛头刨床（方案一）的设计一、导杆机构的运动分析已知：曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及质心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。
n2=60r/min lo2o4=380mm lo2A=110mm lo4B=540mmlBC=0.25lo4B lo4s4=0.5lo4B xs6=240mm ys6=50mm要求：设计导杆机构，计算机构的行程速比系数k，作机构的运动简图；作机构位置2和6’两个位置的速度多边形和加速度多边形，对导杆机构进行运动分析，作滑块的运动线图。
取μ=0.004m/mm，作机构运动简图如下图1-3所示极位夹角θ=33.7°行程速比系数K=1.46θ=2arcsin(lo2A/lo2o4) 图1-3=2arcsin(110/380)=33.7°K=(180°+θ)/(180°-θ)=1.46（1）当曲柄位于位置2时lo4A=μlo4A=0.004×105=0.420m VA4=0.33m/sV A3=V A2=ω2lo2A=π×60/30×0.11=0.69m/s VA4A3=0.62m/s a ．速度分析 Vs4=0.21m/s4A V = 3A V + 34A A V Vc=0.4m/s方向：4BO ⊥ A O 2⊥ //B O 4 5ω=0.74rad/s 大小： ？ √ ？ 4ω=0.79rad/s 作速度多边形，取速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm4A V =μv ⨯4pa =0.01×33=0.33m/s4ω=AO A l V 44=0.33/0.420=0.79rad/s34A A V =μv 43a a l =0.01×62=0.62m/sV 5B = V 4B =4ω⨯B O l 4=0.43m/s由速度影像原理确定点bC V = B V + CB V方向： //'XX B O 4⊥ BC ⊥ 大小： ？ √ ？C V =μv ⨯pc l =0.01×40=0.4m/sCB V =μv ⨯bc l =0.01×10=0.1m/s5ω=bcl CBl u V =0.74rad/s Vs4=μvPs4=0.01×21=0.21m/sb.加速度分析4A a = n A a 4 + t A a 4 = 3A a + kA A a 34 + 34r A A a =0.26m/s ²方向：? A →4O B O 4⊥ A →2O B O 4⊥ //B O 4 =0.98 m/s ²大小：? √ ？ √ √ ?=2.84 m/s ²由于3A a =22ωA O l 2=4.34m/s ², aA3=4.34 m/s ²KA A a 34=24ω34AA V =0.98m/s ² aA4=2.85 m/s ² n A a 4=24ωA O l 4=0.26m/s ² β4=6.76 m/s ² 作加速度多边形，选取加速度比例尺为a μ=0.05(m/s ²)/mm as4=1.83 m/s ²aB=3.67 m/s ²t A a 4=a μ''a n l =2.84m/s ²，rA A a 34=a μ''a k l =0.05×33=1.65m/s ² aC=3.7 m/s ² 4A a =24ωB O l 4=2.85m/s ²。
牛头刨床平面机构的设计与分析引言：牛头刨床平面机构是一种常见的木工加工设备，用于对木材表面进行刨削加工。
在牛头刨床平面机构中，刀具通过机构运动，将工件表面的不平整部分削平，使其具有更加光滑的表面质量。
牛头刨床平面机构的设计与分析对于提高机械加工效率、确保加工质量以及降低设备故障率具有重要意义。
一、牛头刨床平面机构的设计要素1.刀具部分设计：刀具部分是牛头刨床平面机构的关键部分，设计合理与否直接影响到加工质量和效率。
刀具部分包括刨刀和刨刀架。
刨刀的选择要考虑到刨削材料的硬度和机床的工作状态。
刨刀架则需要具备刀具安装方便、切削力平稳传递等特点。
2.主动件设计：主动件主要是传动装置，包括电机、减速器、皮带等。
电机要选择合适的功率和转速，确保机床的正常运转。
减速器可以通过传动比选择来调整机床的切削速度。
皮带的选择要考虑到传动效率和寿命，以及对机床的振动和噪音影响。
3.机构设计：牛头刨床平面机构的机构设计要考虑到机床运动的稳定性和刨削质量。
机构设计的关键是选择合适的导轨和导向方式，确保刨削过程中的工作台和刀具的稳定性。
同时，机构设计还需要考虑到切削力和振动等因素的影响，以减小机床的故障率。
二、牛头刨床平面机构的分析方法1.动力学分析：动力学分析可以通过建立相应的运动学方程和动力学方程，研究机械零件的运动状态和力学特性。
动力学分析可以帮助我们评估机床的运动稳定性和工作状态，以及切削力和振动等因素的影响。
2.有限元分析：有限元分析是一种基于计算机模拟的工程分析方法，可以对机床的结构进行力学和热力学分析。
有限元分析可以评估机床在工作过程中的受力情况和变形程度，为机床结构的优化设计提供参考。
3.模态分析：模态分析是一种研究机械结构动态特性的方法，可以分析机床的固有频率和振型。
模态分析可以帮助我们评估机床的动态性能，以及对切削力和振动等外界扰动的响应能力。
4.可靠性分析：可靠性分析可以通过统计学的方法，评估机床的故障率和寿命。
西南交通大学本科教学改革《机械原理》课程设计说明书年级: 2011级学号: 20116315姓名: 王和平专业: 机电一体化指导老师: 何俊2013 年 12 月《机械原理》课程设计任务书班级机电一班学生姓名王和平学号发题日期： 2013 年 9 月 20 日完成日期： 12 月 10 日题目牛头刨床机构的分析与综合1、本设计的目的、意义机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。
其目的是以机械原理课程的学习为基础，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。
2、学生应完成的任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。
并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。
摘要牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。
本文根据牛头刨床这一特性，设计了三种不同的机构，通过对比分析，选择了酸菜动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成的机构。
该方案传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。
根据已给的数据算出符合运动条件的机构杆长，凸轮基圆，齿轮传动比，建立三维模型，用adms建模，得出位移线图，速度线图，再根据位移线图利用反转法求出凸轮外形，并用cad画出图形关键字：牛头刨床杆长凸轮 adams 线图AbstractShaper is used for metal cutting machine tool plane machining of small size or straight groove, used for single or small batch production. In order to coarse,fine processing of different materials and different size workpieces, require the main execution component planes to several different speed, differentdistance and different initial positions of horizontal reciprocating linear motion,and the cutting speed is lower than the air speed planing planing tool, namelythe quick return phenomenon. In this paper, according to the characteristics ofshaper, design three different agencies, through comparative analysis,choose the pickled cabbage moving guide rod mechanism and the rockerslider mechanism formed by series connection mechanism. The force transmission characteristics, mechanism, small occupied space, the actuatorvelocity changes in working process is slow.According to the given data calculated in line with the movement condition of the mechanism, the cam base circle, gear ratio, establish the three-dimensional model, using ADMS modeling, so out of line drawing, speed line chart, according to the line graph using the inversion method for cam pro the figure painting with CADKeywords: shaper rod cam adams diagram目录第1章绪论 (1)1.1问题的提出 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2本文研究的主要内容、目标与方法 (2)第2章设计方案的确定 (3)2.1备选方案 (3)2.1.1方案 a (3)2.1.2方案 b (3)2.1.3方案 c (4)2.2 方案确定 (4)2.2.1机构方案确定 (4)2.2.2减速方案的确定 (4)第3章确定机构尺寸 (5)3.1根据所给数据确定杆长 (5)3.2建模 (6)3.3 凸轮设计 (6)3.3.1原理 (6)3.3.2基圆半径 (6)第4章运动分析及公式推理 (7)4.1导杆 (7)第5章静力分析 (9)5.1 曲柄 (9)5.2 导杆 (9)5.3 滑块 (10)5.4 连杆 (10)第6章分析结果 (12)6.1 位移线图 (12)6.2 速度线图 (12)6.3 加速度线图 (13)6.4 力矩变化曲线 (13)6.5 根据反转法画凸轮和滚子 (14)结论 (15)总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论1.1问题的提出牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
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。
牛头刨床的设计与分析4点
1. 结构设计：牛头刨床的基本结构由主轴、刨刀、固定床、滑枕等组成。
其设计要求主轴厚度足够，能承受刨削时的载荷和振动，刀架刚性好，能保证刀具和工件之间的正常距离和角度。
2. 刀具系统设计：牛头刨床的刀具系统是其工作的核心部分。
刨刀应选用具有较好的强度和硬度的材料，以防止切削过程中的变形、磨损和断裂等现象。
3. 稳定性分析：牛头刨床在使用过程中，需要具有较好的稳定性和抗震性能。
其结构必须具备足够的刚性和强度，才能保证刨削平稳、精度高、生产效率高。
4. 性能优化：牛头刨床的性能优化主要包括减少工具运行故障的机率、提高加工效率以及提升刨削平面的质量等方面。
可通过合理的结构优化、工艺改善、加工参数优化等措施来实现。
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。
牛头刨床导杆机构的运动分析1. 引言牛头刨床导杆机构是一种常用于刨削加工的机床设备，具有高精度和高效率的特点。
在刨床导杆机构中，导杆起着重要的作用，它能够提供刨床刀架的平行导向和支撑作用。
导杆机构的运动特性对于刨削加工的精度和效率有着重要的影响。
因此，对于牛头刨床导杆机构的运动分析具有重要意义。
2. 导杆机构的构成牛头刨床导杆机构一般由导杆、导轨、导轨座以及导杆座等部件组成。
导杆是导轨上移动的零件，通过导杆座和刨床刀架相连。
导轨是固定在刨床床身上的导向轨道，导轨座则用于支撑导杆并保证其在导轨上的平稳移动。
3. 运动分析导杆机构的运动分析主要包括导杆的运动规律和导轨座的运动约束等方面。
3.1 导杆的运动规律导杆在刨床加工过程中的运动规律可由导杆机构的几何关系来描述。
假设导杆长度为L，导轨座的前进长度为x，导杆与导轨的接触点为A，刨床刀架的前进位置为y。
根据几何关系可知，导杆的运动规律满足以下方程：x = L - y3.2 导轨座的运动约束为了保证导杆在导轨上的平稳运动，导轨座需要满足一定的运动约束条件。
一般情况下，导轨座的运动约束可由导轨座与导轨的接触点A、导杆与导轨的接触点B以及导杆长度L所构成的闭合平面链进行分析。
根据平面链的运动学原理，可以得到以下方程：L = AB + BC其中，AB代表导轨座的前进长度，BC代表导杆的伸出长度。
根据实际情况，可以确定导轨座的运动范围，并进行相应的设计。
4. 结论通过对牛头刨床导杆机构的运动分析，可以得出以下结论：1.导杆的运动规律可由导杆机构的几何关系来描述，其中导杆的前进位置与导轨座的前进长度满足特定的关系。
2.导轨座的运动约束需要满足导轨座与导轨接触点、导杆与导轨接触点以及导杆长度所构成的闭合平面链的特定关系。
综上所述，牛头刨床导杆机构的运动分析对于提高刨削加工的精度和效率具有重要意义，可以为刨床设计和制造提供理论依据和技术支持。
参考文献：[1] 张三. 牛头刨床导杆机构运动分析研究[J]. 机床与液压, 2010, 12(4): 45-50.。
学校代码：10128学号：机械原理课程设计题目：牛头刨床主体机构的设计与分析学生姓名：学院：系别：专业：班级：指导教师：年月日目录页数一. 课程设计任务书 3～4二. 课程设计计算说明书1. 机构的结构分析 52. 机构的运动分析 5～73. 机构的力分析 7～84. 设计总结 9内蒙古工业大学课程设计任务书学院（系）：课程名称：《机械原理》指导教师（签名）：专业班级：学生姓名：学号：机械原理课程设计计算说明书一. 机构的结构设计已知条件：导杆3摆角设计计算：根据设计要求,刨头5导路的位置高度C Y 应按照机构最大压力角max α最小的原则，导路XX 应位于导杆3在摆动过程中端点D 在Y 方向最高与最低点的中线上。
即: h/2处（如图所示）二. 机构的运动分析1. 速度分析位置3大小 ？ √ ？ 方向 √ √ √ 其中作矢量分析图，并取比例尺 由图解法求得：2B 3B 2B 3B V V V +==ω⨯=1B 2O 2B L V =μV +-⋅︒=θ=ϕ1k 1k 180=3O 2O L =H =K ⨯=D 3O CD L L =D 3O DC L :L )2/sin(L L 3O 2O B 2O ϕ⨯=)2/sin(/)2/H (L D 3O ϕ==ϕ+=2/L )2/cos 1(Y D 3O C =ϕ-==α]L 2/))2/cos(1(L arcsin[)L 2/h arcsin(CD D 3O CD max =⋅=L pb V μ33B 370mm605mm1.80.3=160mm =690mm 655mm12°1.2m/s0.92m/s0.01(m/s)/mm 0.3 =210mmV d 可由速度映像原理求出。
大小 ？ √ ？ 方向 √ √ √上式中D V 已经求出，C V 的方向即为刨头移动的方向，即C V 的方向为水平方向，而CD V 的方向垂直于CD ，因此只有 C V 和CD V 的大小未知，故可用图解法求解。
机械原理课程设计说明书-牛头刨床的运动分析与设计一、设计目标本机械原理课程设计的目标是对牛头刨床进行运动分析与设计，通过分析刨床的运动原理和结构特点，设计出合理的刨床结构，确保刨床的运动稳定性和工作效率。
二、刨床的运动分析1. 刨床的基本运动牛头刨床的基本运动包括主轴转动、工作台进给运动和刀架进给运动。
主轴转动通过电动机驱动刨刀进行旋转，实现刨削工作。
工作台进给运动使工件在水平平面上进行进给运动，供刀架进行刨削。
刀架进给运动使刀架在垂直于工作台的方向上进行进给，并在工件刨削时左右平移，调整刨削的位置。
2. 刨床的运动传动刨床的运动传动主要通过齿轮传动和导轨传动实现。
主轴转动通过电动机通过齿轮传动带动主轴实现。
工作台进给运动通过齿轮和导轨的组合实现，工作台在导轨上进行水平移动。
刀架进给运动通过螺杆和导轨的组合实现，螺杆带动刀架进行垂直平移，并在导轨上进行水平移动。
三、刨床结构设计基于上述运动分析，对牛头刨床进行结构设计如下：1. 主轴结构：主轴采用直径大、刚度高的优质轴承，保证刨床的稳定性和工作效率。
主轴和电动机通过齿轮传动连接，确保刨床主轴的转动平稳。
2. 工作台结构：工作台采用结实的铸铁材料，设计为可拆卸结构，方便工件的放置和取出。
工作台通过导轨和齿轮传动实现水平进给运动，导轨和齿轮选用耐磨材料，减小运动阻力。
3. 刀架结构：刀架采用铸铁材料，设计为可调节结构，方便调整刨削位置。
刀架通过螺杆和导轨的组合实现垂直进给运动和水平进给运动，确保刀具与工件的接触面平整。
四、设计流程1. 进行刨床的运动分析，确定刨床的基本运动和运动传动方式。
2. 根据运动分析结果，进行刨床的结构设计，包括主轴结构、工作台结构和刀架结构。
3. 设计刨床各部件的尺寸和连接方式，确保结构的牢固性和可拆卸性。
4. 进行刨床的总体装配和调试，确保刨床的运动平稳和工作效率。
5. 测试刨床的性能和稳定性，进行必要的调整和改进。
五、安全注意事项1. 在使用刨床时，应仔细阅读操作指南，并按照操作规程进行操作。
西南交通大学本科教学改革《机械原理》课程设计说明书年级: 2011级学号: ２0１1６３１5姓名: 王和平专业：机电一体化指导老师: 何俊2013 年 12 月《机械原理》课程设计任务书班级机电一班学生姓名王和平学号２0１163１5发题日期: ２０13 年９月2０日完成日期: 12月１0 日题目牛头刨床机构的分析与综合1、本设计的目的、意义机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程,它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。
其目的是以机械原理课程的学习为基础，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。
２、学生应完成的任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。
并在此基础上确定飞轮转惯量,设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。
摘要牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工,要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。
本文根据牛头刨床这一特性,设计了三种不同的机构，通过对比分析,选择了酸菜动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成的机构。
该方案传力特性好,机构系统所占空间小,执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。
根据已给的数据算出符合运动条件的机构杆长，凸轮基圆，齿轮传动比，建立三维模型，用aｄms建模,得出位移线图，速度线图,再根据位移线图利用反转法求出凸轮外形,并用ｃａd画出图形关键字:牛头刨床杆长凸轮ａdａms 线图ＡbｓtractShapeｒis uｓed fｏr metal cuｔting mａｃhine tooｌｐｌanｅ machinin ｇof smaｌl ｓiｚe or straight groove, ｕsed for siｎgle or ｓｍaｌl bat ｃh pｒｏducｔioｎ． In ordeｒ to coaｒsｅ,ｆine pｒocessiｎg of diffｅrent mａｔｅriａls ａnｄｄiｆferｅnt size ｗoｒkｐieceｓ, requｉre the ｍain executioｎcompoｎenｔ planes tｏ severａl ｄｉfｆerenｔspｅed，ｄifｆeｒｅntdistaｎce and ｄｉfｆerent iniｔｉal pｏｓitioｎs of ｈorizontａl reciprｏcatinｇ liｎear ｍotion，aｎd the ｃutｔing ｓpｅed ｉs ｌoweｒ thａｎ the air spｅeｄ planinｇｐlaｎing toｏｌ, ｎamｅlythe quick return pｈenｏｍenon. In thｉs pａper, ａccｏｒdiｎｇｔo the chａracteｒiｓtiｃs ofsｈapｅｒ, deｓign thｒee diｆｆｅreｎt ａｇencies, ｔhrough compａrａtｉve anａlysis,chｏose ｔhe ｐicklｅd cabbage moｖing ｇuide rod mechaｎiｓm and ｔhe ｒoｃkerslｉder meｃｈａnism foｒmｅｄby series connection ｍｅchanism. Thｅ forcｅtrａnｓmissiｏn ｃhaｒａct ｅrｉstiｃs, mechanism, ｓｍaｌl ｏccｕpied ｓpace, thｅactｕaｔorvelocity ｃｈａngｅｓ in working ｐroｃess ｉｓ slｏw.Aｃcording to tｈｅ giｖen datａ caｌculated in ｌｉne ｗith ｔhe ｍov ｅment condition ｏf ｔhe mechanism， tｈe caｍｂａse ciｒcｌe， gear ratio, ｅsｔaｂlisｈ the tｈｒee－dimensｉonal model, uｓinｇ ADMS mｏｄeliｎg，so out of ｌine ｄｒawｉｎg， speeｄ lｉne chart, aｃｃordi ｎｇ to thｅ lｉnｅgraph uｓing the inｖerｓion metｈoｄ fｏr cam pｒo ｔhe figurｅ paintｉng wｉth CAＤKeywｏrds: ｓhａper rod ｃam adａmｓ diagram目录第1章绪论..．.．........．．.......．..．......．．.....．．...．．.．..．.．....．..1 1.1问题的提出.....．......................．....．......．..........１ 1.２国内外研究现状.....．........．..．........．...．..．．．...．．.．....．1 1.2本文研究的主要内容、目标与方法....．..．..........．.．．..．....．.．２第2章设计方案的确定...．......．.....．...．..．．..．.........．.........３2.1备选方案..．.....．．..．.．.．．．.．..．.．.....．．...．.．．．.......．.．..３2.１.１方案ａ...．．....．..........．．.．.．.．．...．．...．..．．． (3)2.1.2方案b.....．......．..．..．....．.．．.....．.....．.......．.. (3)２.1.3方案c．.....．.........．．.．．..．......．.．...．...．.....．.....４2.2 方案确定.．....．．...．....．..．．...．．．.......．.....．...．．......．42.２.1机构方案确定．.．......．.．...．．...．．.．.．．....．..．.．．..．. (4)2.２.2减速方案的确定．........．.．．..．......．．..．...．.．.．.．．.. (4)第3章确定机构尺寸...．．..．..．....．．.．.．.．..．．.．........．．．.．......５3.1根据所给数据确定杆长．.．...．．．．.．．.......．....．......．．...．...．53.２建模...........．．...........．...．.．..．．.．．.．.．..．....．.． (6)３．３凸轮设计.....．．........．..．...．.....．．.．.．.．．....．.．.．...．． (6)3.３.１原理．.......．...........．.．....．.....．．.．.．..．.......．.．..6３.3.２基圆半径.....．..．..．.．....．.．．.........．.....．...．..．.． (6)第4章运动分析及公式推理.......．......．..．..．.．.................．.7 4.1导杆......．......．..．..．．...．.......．．．.........．.．........．７第5章静力分析.........．...．.．.．..．..．．.．...．．..．.....．．.......．.．9５.１曲柄.....．.．.．...．....．..．....．.......．...．....．..．．........．．9 5．２导杆.．．．..．....．....．．.．．．.．.．.......................．........９5.３滑块.．......．......．..．．.．．．.....．....．.．..．.．........．.．...．10 5．４连杆..．.....．..........．.．．.................．.．......．...． (10)第6章分析结果..．..........．.....．..．...........．．..........．....１2 6.1 位移线图．．.．．．．............．.．．...．...．....．.....．.....．.. (12)6.2 速度线图．.....．.．.．..．..．.．...．.．．．....．.．.......．....．...．..12６.3 加速度线图.....．..．.....．．...．...．．........．...．．.....．．.．..．13 6．4 力矩变化曲线.．..．.．..．．.......．．．.........．．．.．..．．...． (13)６.5 根据反转法画凸轮和滚子......．．......．......．...．...．..．．...．．14结论..．...．．...........．．..．.．...．．.．.．．..．．..．.．...．...........．......１5总结.．.．．．．..．..．.....．．...．.．...．.......．．．...............．...．.15参考文献....．..．......．．......．.．....．.....．．．.．...．..．..．...．...．.16第１章绪论1.１问题的提出牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床,多用于单件或小批量生产。
机械原理课程设计牛头刨床机构机械原理课程设计牛头刨床机构一、引言在机械工程领域，机构设计和动力学是非常重要的两个方面，机构设计要求根据机器结构分析与计算制定合理的设计方案，而动力学要求对各种运动物体或力体之间的作用关系进行研究。
牛头刨床机构由于其结构简单，工作稳定，成为许多制造工人和机械学生们进行结构设计和动力学研究的首选课题之一。
因此，在机械原理课程中，牛头刨床机构的设计和分析成为了重点内容之一。
二、牛头刨床机构的定义和特点牛头刨床是一种典型的金属加工机床，主要用于加工各种型号、大小的平面和倾斜面，机床的工作台可以实现上下移动和左右滚动的运动，以便于不同大小和形状的工件进行加工。
牛头刨床的机构主要分为两部分：工作台和削切机构。
工作台是机床的支撑部分，用于支撑工件并固定到机床上，削切机构则是实现物体削切的动能部分。
牛头刨床机构的典型特点是高刚性，高精度和高效率。
牛头刨床机构中的滑动、轴承、摆线副、螺纹副、齿轮副、连杆副、平面副、直线副等各种机构被合理地布置和组合在一起构成了复杂的机构系统。
三、牛头刨床机构的设计分析（一）工作台机构设计牛头刨床的工作台机构主要由工作台、升降机构、横向移动机构、工作台固定装置等部分组成。
其中，工作台、滑座和升降机构组成了整个工作台的调节和运动机构，横向移动机构使工作台沿主轴线方向移动，工作台固定装置用于固定工件。
（二）削切机构设计牛头刨床的削切机构设计是牛头刨床机构设计的核心和难点之一。
削切机构主要由主轴、杠杆机构、导轨机构、进给装置、主轴驱动机构等部分组成，其主要功能是将电能转化为切削能，通过机构导向将切削能得以输出，从而实现对物体的削切加工。
（三）转动主轴齿轮设计转动主轴用于通过牛头刨床机构的削切机构削切工件，牛头刨床机构中的削切机构将电能转化为切削能，而转动主轴齿轮作为机构的核心部件之一，将动能由电机传递到削切机构中，完成对工件的削切加工。
四、总结以上是对牛头刨床机构设计的一个简要分析，机械原理课程设计牛头刨床机构是机械工程领域必修的课程之一，通过对其机构系统的分析和设计可以提升同学们对机器结构的认识和对工程实践的运用能力。
摘要——牛头刨床运动和动力分析一、机构简介与设计数据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1-1a。
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，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，以提高生常率。
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1 – 9 – 10 – 11 与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件做一次进给运动，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，图1-1b），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a b图目录摘要 (III)1设计任务 (1)2 导杆机构的运动分析 (2)导杆机构的动态静力分析 (4)3.1运动副反作用力分析 (4)3.2力矩分析 (6)4方案比较 (7)5总结 (10)6参考文献 (10)《机械原理课程设计》说明书1设计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，确定曲柄平衡力矩，并对不同法案进行比较，以确定最优方案。
要求根据设计任务，绘制必要的图纸和编写说明书等。
2 导杆机构的运动分析2.1 速度分析取曲柄位置1’对其进行速度分析，因为2和3在以转动副相连，所以V A2=V A3，其大小等于ω2l02A，指向于ω2相同。
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υA4 = υA3 + υA4A3大小 ? √ ?方向⊥O4A ⊥O2A ∥O4B选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νA4=0.088m/sνA3=0.816m/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得υC5 = υB5 + υC5B5大小 ? √ ?方向∥XX ⊥O4B ⊥BC取速度极点p，选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νC5=0.16m/sνC5B5=0.044m/s2.2 加速度分析取曲柄位置“1”进行加速度分析。
二、牛头刨床的运动、动力分析[H,L1]=solve('H=300','L1=(270*H)/(2*550)',' H','L1')H =300L1 =810/11>> [N1,W1]=solve('N1=23',' W1=(N1*2*PI)/60','N1','W1')N1 =23W1 =23/30*PI一、任务根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的运动学和动力学分析，并给出刨头的位移、速度、加速度和曲柄平衡力矩的曲线。
二、已知条件1、机构运动简图2、机构尺寸mm a 270=， mm b 520=， mm l 5503=， mm l 1004=3、刨头行程和曲柄转速行程mm H 420=， 转速min /891r n =4、刨头的切削阻力工作行程始终为1000N ，空程为0N 。
三、 表达式推导如图所示以A 点为坐标原点，平行刨头运动方向为x 轴，建立直角坐标系，标出各杆矢量及方位角。
由机构的结构分析有：过D 和D '做刨头所在导轨的垂线DG 和D 'G '，从图形中的角度关系易证明GE= G 'E '，所以有EE '=DD '及EE '=θsin 23l =H al l =132，因而我们可以得到312l aHl =1、推导出刨头()1ϕE E x x =，()1ϕE E v v =，()1ϕE E a a =的数学表达式。
（1） 位置分析由矢量封闭三角形ABC 可得封闭矢量方程为CB AB l l a=+即： 312ii i AB ae l e Se πϕϕ+= （1）应用欧拉公式θθθsin cos i e i +=，将（1）的虚部和实部分离得： 31sin sin ϕϕS l a AB =+ （2）31cos cos ϕϕS l AB = （3） 由上面两式求解可得： 当0cos 1=ϕ即21πϕ=或231πϕ=时，由（3）得 0cos 3=ϕ 及 23πϕ=当0cos 1≠ϕ时：113cos sin tan ϕϕϕAB AB l l a +=（4）此时按照机构结构简图及反正切的定义范围易得： 当0tan 3<ϕ时： 113c o s s i n a r c t a n ϕϕπϕAB AB l l a ++=当0tan 3>ϕ时： 113c o s s i n a r c t a nϕϕϕAB AB l l a +=由矢量封闭图形CFED 可得封闭矢量方程为D E CD FE CF l l l l+=+即： 43432ϕϕπi i iE e l e l be x +=+ （5）应用欧拉公式将（4）的虚部和实部分离得：4433cos cos ϕϕl l x E += （6） 4433sin sin ϕϕl l b += （7）由式（7）可得 4334sin sin l l b ϕϕ-=此时按照机构结构简图及反正弦函数的定义范围易得： 4334sin arcsinl l b ϕπϕ--= （8） 由这两个式子可以消去4ϕ，得到由1ϕ确定的E x 的公式：()()23323324sin cos ϕϕl b l x l E -+-= （9） 显然式（9）作为计算式时难以确定E x 的符号，因此在编程时我选择式（6）作为计算式。
牛头刨床机构的综合设计与分析讲解牛头刨床是一种常见的金属切削机床，主要用于将金属工件加工成平面、平整和精度高的工作表面。
其机组主要包括作业台、工作台、齿轮箱、刀架等部分。
下面从不同角度逐一进行牛头刨床机构的综合设计与分析。
1. 结构设计牛头刨床主要由底座、滑枕、纵梁、横梁等部分组成。
底座是固定整个机床的基础部分，滑枕可以上下滑动并带动工作台进行加工，纵梁固定滑枕位置，横梁负责固定刀架。
机构设计需要考虑到各部分相互之间的配合和协作。
例如，底座应该能够保证机床在加工时的稳定性，滑枕的滑动应该要平稳，并且需要保证与底座的配合度，刀架的升降需要平稳并且可靠。
2. 驱动设计驱动设计是机床的重要组成部分。
整个机床的精度和效率都与驱动装置的稳定性有关系。
牛头刨床采用机械传动，主要包括电机、皮带传动、齿轮传动等部分。
除了驱动方式以外，驱动系统的尺寸、刚度、可靠性等因素也需要考虑。
例如，电机需要选择适合牛头刨床的功率和转速，皮带需要适当调整张力和弹性，齿轮箱需要按照加工精度要求进行设计。
3. 操作面板设计操作面板是实现人机交互的重要部分，也是牛头刨床最常用的组成部分之一。
它包括各个操作按钮、指示灯、调速器等。
设计操作面板需要考虑人体工程学和易操作性要求，同时需要考虑控制系统的稳定性和精密度要求。
例如，操作按钮的布局和尺寸需要符合人体工学要求，指示灯颜色的设定需要符合工业标准，调速器的精度要求需要满足加工精度荒木。
4. 安全设计安全设计是每个机床必须考虑到的因素。
对于牛头刨床而言，安全设计包括机床周边的防护结构、操作人员的安全保护装置等。
例如，机床周边需要设置固定的防护栏杆以保证操作人员的安全，各种传动部分需要有完善的防护措施防止误伤事件的发生。
此外，对于一些高精度的加工过程，牛头刨床需要按照加工要求设置一些特殊的安全装置，如自动切削自停装置等。
总的来说，牛头刨床机构的综合设计与分析需要考虑到结构设计、驱动设计、操作面板设计和安全设计等多个方面。
课程设计说明书（论文）目录一、设计题目与原始数据 (1)二、牛头刨床示意图 (2)三、导杆机构设计 (2)四、机构的运动分析 (3)五、机构的动态静力分析 (9)六、飞轮设计 (14)七、凸轮设计 (15)八、齿轮设计 (16)九、解析法 (16)1．导杆机构设计 (16)2．机构的运动分析 (18)3．机构的动态静力分析 (20)4．凸轮设计 (22)十、课程设计总结 (25)参考文献 (25)附录 (26)一、设计题目与原始数据1．题目：牛头刨床的综合设计与分析2．原始数据：刨头的行程H=600mm行程速比系数K=1.8机架长L O2O3=370mm 质心与导杆的比值L O3S4/L O3B=0.5 连杆与导杆的比值L BF/L O3B=0.3 刨头重心至F点距离X S6=210mm 导杆的质量m4=20 Kg刨头的质量m6=52 Kg导杆的转动惯量J S4=0.9Kgm 切割阻力F C=1400 N切割阻力至O2的距离Y P=165 mm 构件2的转速n2=80 rpm许用速度不均匀系数[δ]=1/30齿轮Z1、Z2的模数m12=13 mm小齿轮齿数Z1=18大齿轮齿数Z2=42凸轮机构的最大摆角φmax=18º凸轮的摆杆长L O4C=130mm 凸轮的推程运动角δ0=60º凸轮的远休止角δ01=10º凸轮的回程运动角δ0'=60º凸轮机构的机架长L o2o4=140mm 凸轮的基圆半径r o=50mm凸轮的滚子半径r r=15mm二、牛头刨床示意图图1三、导杆机构设计1、已知：行程速比系数K=1.8刨头的行程H=600mm机架长度L O2O3=370mm连杆与导杆的比L BF/L O3B=0.32、各杆尺寸设计如下A、求导杆的摆角：ψmax =180°×（K-1）/（K+1）=180°×（1.8-1）/（1.8+1）=51.43°B、求导杆长：L O3B1=H/[2sin（ψmax/2）]=600/[2sin（51.43°/2）]=691mmC、求曲柄长：L O2A =L O2O3×sin（ψmax/2）=691×sin(51.43°/2)=161mmD、求连杆长：L BF=L O3B×L BF/L O3B=691×0.3=207mmE、求导路中心到O3的距离：L O3M =L O3B-L DE/2=L O3B{1-[1-cos(ψmax/2)]/2}=658mmF、取比例尺：μL=0.005m/mm在1#图纸中央画机构位置图，机构位置图见1#图纸。
牛头刨床机构的分析与综合一、课程设计的目的和任务1、目的机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。
其目的是以机械原理课程的学习为基础，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。
2、任务本课程设计的任务是对牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；对导杆机构进行运动分析和动态静力分析。
并在此基础上确定飞轮转惯量，设计牛头刨床上的凸轮机构和齿轮机构。
二、工作原理与结构组成牛头刨床的简介牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。
为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。
刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。
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。
刨床工作时，刨头6由曲柄2带动右行，刨刀进行切削，称为工作行程。
在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刨刀左行时，即为空回行程，此行程无工作阻力。
在刨刀空回行程时，凸轮8通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构带动螺旋机构使工作台连同工件在垂直纸面方向上做一次进给运动，以便刨刀继续切削。
图1三、设计方案的确定方案（a）采用偏置曲柄滑块机构。
结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。
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ABCD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。
（C）方案（c）由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。
该方案克服了方案（b ）的缺点，传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。
比较以上三种方案，从全面衡量得失来看，方案(c)作为刨削主体机构系统较为合理。
四、减速方案的确定1. 构思一个合理的传动系统。
它可将电机的高速转动（960 转/分）变换为执行机构的低速转动。
构思机构传动方案时，能较为合理地分配各部分的传动比，最后绘出机构传动示意图。
齿轮箱中齿轮的齿数Z1=10；Z2=20；Z3=10；Z4=20； 根据传动比i14=所有从动轮的齿数积/所有主动轮的齿数积所以 i14=20x20/10x10=4所以总的传动比 i=4X4=16 符合条件要求Z1Z2Z3Z4皮带传动比i 0=3齿轮传动比i 12=i 34=2由电动机传出的转速为960转/分，经过皮带轮减速度变为240，再经过齿轮减速最后输出的速度为60转/分。
五、确定传动机构的尺寸已知条件：刨刀的行程H=310 mm ； 行程速比系数K=1.46；最大切削阻力 Pr=6000； 1）.根据所给数据确定机构尺寸 极位夹角：οθ66.33146.1146.118011180=+-=+-=︒︒k k 导杆长度：41310153622sin16.83sin 2BO H l θ===mm连杆长度：BC l =0.28 4BO l =150mm曲柄长度:224sin 380*sin16.831102AO O O l l θ===mm为了使机构在运动过程中具有良好的传动力特性；即要求设计时使得机构的最大压力角具有最小，,应此分析得出:只有将构件5即B 点移到两极限位置连线的中垂线上,才能保证机构运动过程的最大压力角具有最小值。
分析如下：解：当导杆摆到左边最大位置时，最大压力角为3α，刨头可能的最大压力角位置是导杆B 和'B ，设压力角为1α ，2α （见下图）。
根据几何关系3α=12αθ+。
由于2α与1α，3α呈背离关系，即2α增加则1α，3α减小且3α＞1α。
则要使机构整体压力最小，只要有2α=3α，当刨头处于导杆摆弧平均置处1α =2α，则 BCBO l l )2cos 1(21arcsin 42θα-=所以 44411(1cos )536*536(1cos16.83)53611.5524.5222CO BO BO y L l mmθ=--=--=-=2）.机构运动简图的绘制选取一长度比例尺，机构运动简图的绘图工作要求在计算机上使用CAD 完成。
如图所示牛头刨床结构简图曲柄连杆导杆滑块注：极位夹角：33.66连杆：150导杆：536曲柄：110高度（）:524.5六.运动分析及公式推理1、导杆的运动分析要求：导杆机构的运动分析。
根据已定出的尺寸参数及原动件转速n,用解析法求出当曲柄转角θ1从刨头处于最左侧起，沿转动方向没隔10度计算一组运动参数，其中包括各构件的角位置，角速度，角加速度以及刨头的位移（以最左侧为零点），速度和加速度；并用计算机辅助设计在同一副图中绘出刨头的位移曲线，速度曲线和加速度曲线，并分析结果合理性步骤：分析：解：如图建立一直角坐标系，并标出各杆矢及其方位角 1） 由封闭形O 2AO 402可得： 472l l s += （7l 为机架）分别在X ，Y 轴上投影可得： 2244cos cos l s θ= （1）72244+sin =S sin l l θθ （2）2）由封闭图形2O BCG 2O 可得：'45c 7+=+s l l l（7'l 为4o G 的距离）分别在X ，Y 轴上投影得； 4455c cos + cos =s l l θθ （3）44557 sin + sin = 'l l l θθ （4）联解（1）（2）（3）（4）得：θ4=arctan72222sin cos l l l θθ+ θ2∈[0,π/2]⋃[3/2π,2π]θ4=π+ arctan 72222sin cos l l l θθ+ θ2∈[π/2,3/2π]θ5=arcsin 7445l '-l sinl θ θ2∈[0,π/2]⋃[3/2π,2π] θ5=π- arcsin 7445l '-l sinl θ θ2∈[π/2,3/2π] *C 点的位移：c S = l 4cos θ4+ l 5cos θ54S = l 2cos θ2/ cos θ4 42224S sin()w l θθ=--422244cos()/w w l s θθ=- 544455cos /(cos )w w l l θθ=-*C 点的速度：C V =55444cos )sin(θθθϖ--L224244441sin()2w l w S S θ+θ-a =55444255524445cos cos sin sin θαθϖθϖθαL L L L -+=21yF *C 点加速度：c a =5525544245444cos )cos()sin(θϖθθϖθθαL L l +-+--七.静力分析1) 对曲柄,由平衡条件有：x F =0, 21x F +2o x F =0； y F =0, 21y F +2o y F =0；2O M =0；21x F l 1sin θ2-21y F l 1cos θ2-T N =02）对导杆，又平衡条件有：x F =0, F 4O x +F 43x -F 23sin θ4=0 ；F=0, F4O y+F43y+ F23cosθ4-m2g=0；yM=0, - F43x l3sinθ4+ F43y l3cosθ4-1/2 m2g l3cosθ4+ F23s3=0 o42)对滑块, 由平衡条件有F=0, F32sinθ4-F12x=0xF=0, - F32cosθ4-F12y=0y4)对连杆，由平衡条件有F=0, -F34x-F max=0；xF=0, F cy-F34y=0；yM=0，F cy l4cosθ5+ F max l4sinθ5=0o4综上所述联立方程求得F34x=- F maxF cy=- F max tanθ5F34y=- F max tanθ5F23=（F max l3sinθ4- F max tanθ5l3cosθ4+1/2 m2g l3cosθ4）/ s3F4O x=- F max+（F max l3sinθ4- F max tanθ5l3cosθ4+1/2 m2g l3cosθ4）sinθ3/ s3F4O y= m2g- F max tanθ5-（F max l3sinθ4- F max tanθ5l3cosθ4+1/2 m2g l3cosθ4）cosθ4/ s3F12x=-（F max l3sinθ4- F max tanθ5l3cosθ4+1/2 m2g l3cosθ4）sinθ4/ s3 F12y=（F max l3sinθ4- F max tanθ5l3cosθ4+1/2 m2g l3cosθ4）cosθ4/ s3F= F12x2o xF= F12y2o yT N=（F max l3sinθ4- F max tanθ5l3cosθ4+1/2 m2g l3cosθ4）l1cos(θ2-θ4)/ s3*将数据和公式输入Excel 工作表中分析结果如下所示：s E V E Ae T nΘ10 0.298729 -0.24545 -4.51172 237.13103810 0.290233 -0.3631 -3.76994 350.51156120 0.278721 -0.46299 -3.12032 446.48377 30 0.264661 -0.54675 -2.54718 526.641623 40 0.248486 -0.61542 -2.03402 592.020781 50 0.230604 -0.66971 -1.56591 643.36697 60 0.211407 -0.71026 -1.13009 681.334402 70 0.191267 -0.73768 -0.71589 706.598142 80 0.170539 -0.7527 -0.31438 719.888218 90 0.149559 -0.75603 0.081998 721.959183 100 0.12864 -0.74835 0.479849 713.509279 110 0.108081 -0.73014 0.885383 695.071567 120 0.088172 -0.70159 1.305135 666.876199 130 0.069202 -0.66242 1.74684 628.725946 140 0.051477 -0.61179 2.22037 579.87771 150 0.035333 -0.5482 2.738595 518.957241 160 0.021161 -0.46945 3.317877 443.926956 170 0.009419 -0.37272 3.977598 352.1429080.000651 -0.25478 4.737474 240.555985 190 -0.00451 -0.11245 5.610193 106.129839 200 -0.00535 0.056635 6.585477 -53.450385 210 -0.00111 0.252876 7.601282 -238.72898 220 0.008926 0.47322 8.502137 -447.07892 230 0.025328 0.709307 8.999347 -670.95587240 0.048335 0.945399 8.676895 -895.86521 250 0.077623 1.156691 7.11571 -1098.5718 260 0.112061 1.310184 4.172992 -1247.6325 270 0.149559 1.360472 0.265523 -1299.1553 280 0.187248 1.322778 -3.65222 -1266.6619 290 0.222085 1.170655 -6.63417 -1123.8799 300 0.251645 0.949724 -8.22689 -913.84331 310 0.274604 0.702124 -8.57306 -676.86138 320 0.290714 0.460738 -8.108 -444.78541 330 0.300424 0.243026 -7.25293 -234.82227 340 0.304484 0.054093 -6.28714 -52.287257 350 0.303682 -0.10753 -5.35452 103.93678 360 0.298729 -0.24545 -4.51172 237.130962 各线图如下：平衡力矩的变化曲线如下参考文献1. 文生，至明，黄华梁主编. 机械设计. ：高等教育，20022. 吴克坚，于晓红，钱瑞明主编. 机械设计. ：高等教育，20033.龙振宇主编. 机械设计. ：械工业，20024. 黄茂林，伟主编. 机械原理. ：机械工业，20025. 申永胜主编. 机械原理教程. ：清华大学，19996. 可桢，程光蕴主编. 机械设计基础（第四版）. ：高等教育，19997. 黄华梁，文生主编. 机械设计基础（第二版）. ：高等教育，19958. 会英，于春生主编. 机械设计基础. ：工业大学，19979. 谈家桢主编. 机械设计基础（修订本）. ：中国标准，199710. 莹主编. 机械设计基础（下册）. ：机械工业，199711. 周立新主编. 机械设计（机械设计基础Ⅱ）. ：大学，199612. 朱龙根，黄雨华主编. 机械系统设计. ：机械工业，199013. 黄靖远，龚剑霞，贾延林主编. 机械设计学. ：机械工业，199914. 徐灏. 机械设计手册，第二版. ：机械工业，2000机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床机构的分析与综合设计者：啟志班级：机械1047学号：200404268（09）指导教师：老师黄老师日期：2007 年 1 月 6 日目录一．课程设计的目的和任务二．工作原理与结构组成三．设计方案确定四．减速方案的确定五．确定传动机构的尺寸六．运动分析及公式推理七．静力分析八．参考文献。
