机械基础实训2牛头刨床的设计(样本)解析
牛头刨床机构设计分析
牛头刨床机构设计分析
一、设计的目的和任务
1、设计的目的
进一步巩固和加深同学们所学的理论知识，培养其分析问题、解决完呢题的能力；使之对运动学及动力学的分析和设计有一较完整的概念；并使同学们进一步提高计算、制图和实用技术资料的能力。
2、设计任务
本设计是对牛头刨床的工作机构，用矢量方程图解法进行运动分析；用动态经理分析进行力学分析。
以上任务要求完成1号图纸一张、2号图纸（或坐标纸）一张，说明书一份。
设计中要做到计算精确、步骤清楚、续写端正、图的布置要匀称、图中线条、尺寸标准应符合制图标准。
一、机构简介和设计内容
1、机构简介
牛头刨床是一种常用的平面切削加工机床、电动机经皮带传动、齿轮传动（图中未画出）最后带动曲柄1（见图1）传动。
刨床工作时，是由导杆机构1-2-3-4-5-6带动刨头和刨刀作往复直线运动，刨头5右行时，刨头切断，称为工作行程。
此时要求速度较低且均匀；刨头左行时，不进行切削，称为空回行程。
此时速度较高，以节省时间提高生产率。
为此刨床采用有急回作用的导杆机构。
P（在切削前后各有一段0.05H的空刀距离，见刨头在工作行程中，受到很大切削阻力r
图2）而在空回行程时，则无切削阻力。
刨头在整个运动循环中，受力情况有很大变化，这就影响了主轴的匀速转动，因此用安装飞轮来减小速度的波动，从而提高金属表面切削质量。
牛头刨床机构的综合设计与分析讲解
** 工业大学机械设计课程设计说明书题目：牛头刨床机构的综合设计与分析院（系）：机械工程与自动化学院专业班级：数控071学号：070104024学生姓名：********指导教师：* *教师职称：高级工程师起止时间：2009.6.29～2009.7.10目录一、设计题目与原始数据 (2)二、牛头刨床示意图 (3)三、导杆机构设计 (4)四、机构运动分析 (5)五、机构动态静力分析 (11)六、飞轮设计 (16)七、设计凸轮轮廓曲线 (18)八、齿轮设计及绘制啮合图 (19)九、解析法 (22)1．导杆机构设计 (22)2．机构运动分析 (22)3．机构动态静力分析 (25)4．凸轮设计 (26)十、本设计的思想体会 (29)十一、参考文献 (29)十二、附录 (29)一、设计题目与原始数据1、题目：牛头刨床的综合与分析2、原始数据：刨头的行程 H=550mm 行程速比系数 K=1.6机架长 LO2O3=400mm质心与导杆的比值 LO3S4/LO3B=0.5连杆与导杆的比值 LBF /LO3B=0.3刨头重心至F点距离 XS6=160mm导杆的质量 m4=15Kg刨头的质量 m6=58Kg导杆的转动惯量 JS4=0.7Kgm切割阻力 FC=1300N切割阻力至O2的距离 YP=175mm构件2的转速 n2=80rpm 许用速度不均匀系数 [δ]=1/40齿轮Z1、Z2的模数 m12=15mm小齿轮齿数 Z1=18大齿轮齿数 Z2=46凸轮机构的最大摆角φmax=16凸轮的摆杆长 LO4C=140mm凸轮的推程运动角δ=60°凸轮的远休止角δ01=10°凸轮的回程运动角δ'=60°凸轮机构的机架长 Lo2o4=150mm凸轮的基圆半径 ro=55mm凸轮的滚子半径 rr=15mm二，牛头刨床示意图：三、导杆机构设计1、已知：行程速比系数 K=1.6刨头的行程 H=550mm机架长度L O2O3=400mmLo2o3=400mm 连杆与导杆的比 LBF／LO3B=0.3 ２、各杆尺寸设计如下A、求导杆的摆角：ψmax =180°*（k-1）/（k+1）=180°*（1.6-1）/（1.6+1）=41.54°B、求导杆长：LO3B1=H/[2sin(ψmax/2)]=550/[2sin(41.54°/2)]=775.48mmC、求曲柄长：LO2A=LO2O3*sin(ψmax/2)=400*sin20.77°=141.85mmD、求连杆长：LBF=LO3B*LBF/LO3B=775.48*0.3=232.64mmE、求导路中心至的距离：LO3M=LO3B-LDE/2=LO3B{1-[1-cos(ψmax/2)]/2}=750.28mmF、取比例尺цL=0.005m/mm在1号图纸右侧画机构位置图，大致图形如下：滑块尺寸：7*10节圆半径：r1=mz1/2=13*18/2=135mm r2=mz2/2=13*56/2=345mm四、机构的运动分析已知：曲柄转速n2=80rpm第4’点: A. 速度分析○1求VA3VA3= VA2= LO2πn/30=141.85×80π/30=1.19m/s○2求VA4→→→VA4= VA3 +VA4A3大小：？ 1.19 ？方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A○3取μv= VA3/Pa3=0.025(m/s)/mm作速度多边形○4求VB用速度影像法求VB○5求VF→→→VF = VB +VFB大小：？√？方向：∥导路⊥BO3 ⊥BF接着速度多边形，由速度多边形求得VF=pf×μv＝1.75m/s○6求ω4ω4=ω3= VA4/ LO3A =2.19rod/s 方向：顺时针○7求VA4A3VA4A3=a3a4×μv=0m/s 方向如图所示B. 加速度分析○1求akA4A3akA4A3=2ω4VA4A3=2×2.19×0=0m/s2 方向如速度图所示○2求aA3 aA3= aA2=ω22×L02A=9.96m/s ○3 anA4anA4=ω32×L03A=2.192 *542*0.005=2.6○4求Aa4 →→→→→anA4 + atA4 = aA3 + akA4A3+ arA4A3大小：1.188 ？ 9.96 0 ？方向：A→O3 ⊥AO3 A→O2 如图∥O3A○5取μa =0.1(m/s2)/mm画加速度多边形○6求aB如图所示用加速度影象法求aB=3.7m/s2○7求AF→→→→aF = aB + anFB + atFB大小：？ 3.7 Vfb2/lFB ？方向：水平√ F→B ⊥BF○8接着画加速度多边形，由加速度多边形求得：aF =p，f，×μa=0.35m/s2第7点：A速度分析○1求VA3VA3= VA2= LO2Aπn/30=1.188m/s○2求VA4→→→VA4= VA3 +VA4A3大小：？ 1.19 ？方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A○3取μv= VA3/Pa3=0.025(m/s)/mm作速度多边形○4求VB用速度影像法求VB○5求VF→→→VF = VB +VFB大小： ？ 1.4 ？ 方向： 水平 如图 ⊥BF接着速度多边形，由速度多边形求得：VF=pf ×μv ＝1.32m/s ○6求ω4ω4=ω3= VA4/ LO3A =1.6rod/s 方向：顺时针 ○7求VA4A3VA4A3=a3a4*μv =0.95m/s 方向如图所示 B. 加速度分析 ○1求akA4A3akA4A3=2ω4VA4A3=2×1.6×0.95=3.04 m/s2 方向如速度图所示○2求aAaA3= aA2=ω22×L02A= 10.0m/s2○3 anA4 a n A4=ω32×L 03A =1.22 m/s 2○4求A a4 → → → → → a n A4 + a t A4= a A3 + a k A4A3 + a r A4A3大小：√ ？ 10.0 3.04 ？ 方向：A →O 3 ⊥AO 3 √ 如图 ∥O 3A○5取μa=0.1(m/s 2)/mm 做力的的多边形： a A4=pa 4×μa=4.8m/s2○6 求a B 用加速度影象法求a B =9.8m/s 2 ○7求A F → → → → a F = a B + a n FB + a t FB 大小：？ 9.8 Vfb 2/LFB ？ 方向：水平 √ F →B ⊥BF○8接着画加速度多边形，由加速度多边形求得：aF=p，f，×μa=9.1m/s2第12点: A. 速度分析○1求VA3 VA3= VA2= LO2πn/30=1.19m/s○2求VA4→→→VA4= VA3 +VA4A3大小：？ 1.19 ？方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A○3取μv= VA3/Pa3=0.02(m/s)/mm 作速度多边形○4求VB 用速度影像法求VB○5求VF→→→VF = VB +VFB大小：？ 1.38 ？方向：∥BF √⊥BF接着速度多边形，由速度多边形求得VF=pf×μv＝1.3m/s ○6求ω4ω4=ω3= VA4/ LO3A =2.1rod/s 方向：逆时针○7求VA4A3VA4A3=a3a4×μv=0.98m/s方向如图所示B. 加速度分析○1求a kA4A3a kA4A3=2ω4VA4A3=4.12 m/s2方向如速度图所示○2求aA3aA3= aA2=ω22×L02A=10.0m/s2○3 a nA4 a nA4=ω32×L03A=1.39m/s2○4求Aa4→→→→→a nA4 + a tA4= aA3+ a kA4A3+ a rA4A3大小：√？ 10.0 √ ?方向A→O3⊥AO3√如图∥O3A○5取μa =0.2(m/s2)/mm画加速度多边形:○6求aB 如图所示用加速度影象法求aB=31m/s2○7求AF→→→→a F = aB+ a nFB+ a tFB大小：？ 31 Vfb2/LFB ？方向：水平√ F→B ⊥BF○8接着画加速度多边形，由加速度多边形求得：aF=p，f，×μa=31.4m/s2 收集同组同学的位移、速度、加速度的数据并汇编如下页表：五、机构的动态静力分析已知：m6=58Kg m4=15Kg（其余质量忽略不计）导杆绕重心的转动惯量 J4S=0.7kgm 切削主力为常数大小为 Fc=1300N 确定惯性力、惯性力矩第7点P6I=-m6*a F=-58*-8.03=493NP 4I = -m 4*a S =-15*4.9=-73.5NM 4I =-J 4S *α4=-0.7*-4.8/0.475=7.1NM h= M 4I / P 4I =7.1/73.5=0.1M 第12点P 6I =-m 6*a F =-58*31=-1832.8N P 4I = -m 4*a S =-15*15.5=-232.5N M 4I =-J 4S *α4=-0.7*1.72/0.305=-28NM h= M 4I / P 4I =28/232.5=0.12M 将计算结果汇总在如下表中查指导书得齿轮2的重量G 2=500N 3、确定各运动副反力 第7点：A 、取构件5、6为示力体 在机构位置图上方绘制示力体图比例尺为：μL =0.005m/mmR →45+R →76+P →I6+G →6+F →C=0上式中只有R 45、R 76的大小未知取力比例尺： μp =F C /ab =20N/mm在机构位置图下面画力多边形大致图形如图，求得：R 45=de *μp =42*20 =840N方向与力多边形中de 的方向一致R 76=ea *μp =20*32=640N 方向：垂直导路上 ∑FM =0F C （L M O 2-Y P ）+G 6X 6x = R 76h 76h 76= [F C （L M O 2-Y P ）+G 6X 6x ]/ R 76 B 、取构件3、4为示力体： 在机构位置图右侧绘制示力体图比例尺为 μL =0.005m/mmR →54+G →4 +R →23+P →I4 +74R =0∑3o M=0 （确定R 23的大小）R 23L 3O +PI4 h P + G 4h 4= R 54h 54量得h 4=0.11m h p =0.475 m h 54=0.76mR 23=(R 54h 54-P 14’h p -G 4h 4)/L A O 3=1140N 矢量式中R 74的大小和方向未知 仍取力比例尺μp =20N/M接着力比例尺多边形图，求得：R 74=he *μp =28*20=560N 方向与力多边形中he 的方向一致 C 、取构件2为示力体 在机构位置图右下方绘示力体图比例尺为：μL =0.005m/mmR →32+R →72+P →b+G →2=02O M∑ =0(确定R 23的大小)：R32h32=Pbrb量得：32h =0.085M b r=0.31Mb P =32R 32h /br =617N式中72R 的大小和方向未知仍然取比例尺P μ=20N/m 接着画力多边形图，求得：72R =j i ×Pμ=60×20=1200N方向与力多边形中ij 的方向一致 第12点： A 、 取构件5、6为示力体在机构位置图十方绘制势力题示力体图， 比例尺为L μ=0.005m/mm 6G +6I P +45R +76R=0上式中只有45R 、76R的大小未知取比例尺P μ= F C /ab =20N/mm R 45=cd*μp =1800N 方向与力多边形中cd 的方向一致 R 76=ad*μp =660N 方向：垂直导路上 ∑FM =0F C （L M O 2-Y P ）+G 6X 6x = R 76h 76h 76= [F C （L M O 2-Y P ）+G 6X 6x ]/ R 76 =0.14m B 、取构件3、4为示力体在机构位置图右侧绘制示力体图 比例尺为 μL =0.005m/mmR →54+G →4 +R →23+P →I4 =0∑3o M=0 （确定R 23的大小）R 23L 3O +PI4 h P + G 4h 4= R 54h 54R 23=(R 23h 54-P 14’h p -G 4h 4)/L A O 3 =4640N矢量式中R 74的大小和方向未知 仍取力比例尺μp =20N/M 接着力比例尺多边形图，求得：R 74=gf*μp =2740N 方向与力多边形中fg 的方向一致 C 、取构件2为示力体 在机构位置图右下方绘示力体图比例尺为：μL =0.005m/mm其平衡方程为 32R +b P +2G +72R=0∑2O M=0（确定bP 的大小）：32R +32h =b P br量得：32h =0.08m b r =0.32 b P =32R 32h /b r=1160N 上式中只有72R 的大小和方向未知仍然取比例尺P μ=20N/m 接着画力多边形图，求得：72R =id ×P μ=210×20=4200N方向与力多边形中id 的方向一致 4、将各运动副反力汇总如下：5、计算平衡力偶矩并汇总如下：6、绘制平衡力偶矩曲线b-2该曲线在#1图纸右上角六、飞轮设计已知：许用速度不均匀系数 [δ]=1/40平衡力矩曲线 Mb-δ2驱动力矩为常数曲柄的转数 n2=80rpm飞轮装在齿轮Z1的O1轴上1、作等效阻力矩曲线Mr-δr由于飞轮准备装在Z1的O1轴上，因此|Mr|=|Mb/i12|可由Mb-δ2曲线直接画出Mr-δ1曲线（见A1图）。
机械原理课程设计牛头刨床讲解
机械原理课程设计——牛头刨床(速度分析与受力分析附于最后)说明书姓名：分析点：4,10点组号：第3组2011 年 7 月 15日工作原理 (3)一.设计任务 (4)二.设计数据 (4)三.设计要求 (4)1、运动方案设计 (4)2、确定执行机构的运动尺寸 (4)3、进行导杆机构的运动分析 (5)4、对导杆机构进行动态静力分析 (5)四.设计方案选定 (5)五. 机构的运动分析 (6)1. 4点速度分析,加速度分析 (7)2. 10点速度,加速度分析 (9)六.机构动态静力分析 (11)七.数据总汇并绘图 (13)九.参考文献 (16)工作原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图a）所示。
电动机经过皮带和齿轮传动，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。
刨头左行时，刨刀不切削，称为空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。
为此刨床采用有急回运动的导杆机构。
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），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作过程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段0.05H的空刀距离，见图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转动，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d一.设计任务1、运动方案设计。
2、确定执行机构的运动尺寸。
3、进行导杆机构的运动分析。
4、对导杆机构进行动态静力分析。
5、汇总数据画出刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。
二.设计数据本组选择第六组数据表1表2三.设计要求1、运动方案设计根据牛头刨床的工作原理，拟定1～2个其他形式的执行机构（连杆机构），给出机构简图并简单介绍其传动特点。
2、确定执行机构的运动尺寸根据表一对应组的数据，用图解法设计连杆机构的尺寸，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
牛头刨床机械原理课程设计2点和8
牛头刨床机械原理课程设计2点和8牛头刨床机械原理课程设计 在牛头刨床机械原理课程设计中，我们将重点探讨两个关键点：点2和点8。
该课程设计的目的是让学生能够深入了解牛头刨床的机械原理，掌握其工作原理和使用方法。
点2：工作原理 牛头刨床是一种常见的木工机械设备，主要用于木材表面的修整和刨削。
其工作原理是通过刨床刀具的旋转和移动来达到刨削木材的目的。
在刨床的机械原理中，刀具的运动是关键。
刀具由主轴带动，以高速旋转，同时朝前或朝后移动，切削木材表面。
机械原理中的传动装置可以通过提供动力和控制刀具的运动速度来调节刨削过程的效果。
刨床的工作原理还涉及到进给机构的设计。
进给机构可以控制刀具的移动速度和切削深度，以适应不同木材的处理需求。
在牛头刨床的设计中，进给机构的原理常常包括滚珠丝杠和伺服电机等元件。
滚珠丝杠可以实现精确的位置调整，而伺服电机则可通过控制电流和速度来达到精确的切削效果。
点8：使用方法 了解牛头刨床的机械原理后，正确的使用方法也至关重要。
在使用牛头刨床时，首先需要确保设备的稳定性和安全性。
刨床应放在平整的地面上，并固定好，以防止在操作过程中产生不稳定的情况。
在使用前，人们还需检查设备的刀具是否安装正确，并进行相应的调整。
根据所需要的刨削效果，调整进给机构，以控制刨削深度和移动速度。
刨床的开关应设置在易于操作的位置，方便随时启动和停止。
操作牛头刨床时，需要穿戴合适的个人防护装备，如安全眼镜、手套和耳塞等。
这将有效保护使用者免受切削过程中产生的木屑、噪音和可能的伤害。
同时，操作者也需保持良好的工作姿势，避免长时间工作造成的疲劳和不适。
在使用牛头刨床时，还需定期对设备进行维护和保养。
定期清洁机械零件、加油润滑，可以有效延长设备的使用寿命，并确保刨床始终处于最佳工作状态。
结语 通过牛头刨床机械原理课程设计，我们学习了牛头刨床的工作原理和使用方法。
牛头刨床凭借其高效的刨削能力和方便的操作性，被广泛应用于木工行业。
机械原理课程设计牛头刨床设计
机械原理课程设计牛头刨床设计机械原理课程设计牛头刨床设计随着科技不断的发展，机械英才的培养已受到各界的高度重视。
机械原理作为机械类专业的重点课程之一，对于学生的综合素质和能力的培养有着至关重要的作用。
为了提高学生的实践能力和专业技能，我在接受机械原理课程设计任务时，选择了一项具有挑战性和实用性的牛头刨床设计任务。
一、课程设计目标通过本次课程设计，主要目标如下：1.让学生了解牛头刨床的基本工作原理及其结构特点；2.提高学生的机械设计和制造能力；3.培养学生的合作精神和创新能力；4.促进学生的动手操作和实验能力的提高。
二、课程设计步骤1.课程设计前期准备在进行具体设计之前，我对牛头刨床的相关资料进行了大量的研究和归纳，学生们也需要认真学习刨床的相关知识。
同时，我还组织了互动的讲座和课堂讨论，以便于学生能够更加深入地理解牛头刨床的工作原理和结构特点。
2.机械设计在机械设计过程中，我们采取的是课堂授课和实际组装相结合的方法，进一步提高了学生的实践能力和设计能力。
课堂授课的内容主要包括刨床的设计思路、工作原理、传动方式等内容，通过实际操作和模拟实验，让学生从多个角度全面了解牛头刨床的结构和特点。
同时，我们还根据实际情况，对课程内容进行了针对性的调整和完善。
3.装配测试在机械设计完成后，我们对刨床进行了装配测试。
通过实际的组装和测试，提高了学生的实验能力和操作技能。
在测试过程中，我们严格按照安全操作规程进行操作，避免了误操作和安全事故的发生。
4.实践操作在实践操作中，我们对刨床的使用方法进行了详细的讲解和演示，让学生可以熟练地操作和使用刨床。
同时，我们组织了一些实践操作题目，让学生能够更好地理解和应用所学的知识。
三、收获通过本次课程设计，学生们都获得了很大的收获。
首先，他们对机械设计的基本原理和方法有了更深入的了解，同时也提高了他们的实践能力和实验能力。
其次，在团队协作方面，学生们也得到了很好的锻炼，提高了他们的合作精神和创新能力。
机械原理牛头刨床课程设计说明书
机械原理牛头刨床课程设计说明书【课程设计说明书】机械原理牛头刨床一、设计要求设计一台工业用牛头刨床，实现对工件的加工和修整。
具体要求如下：1. 切削平面尺度：500mm×300mm；2.设计应符合牛头刨床机床的常见设计规范，确保机床的稳定性和可靠性；3.确定合适的传动方式，保证工作台的运动平稳、精度高；4.配备适用于牛头刨床的刀具，并设计合理的刀具固定装置；5.设计合适的工作台升降装置，以便对工件进行修整和加工；6.需要制作完整的设计图纸，包括总装图、零件图、工艺图、总体尺寸图等。
二、设计方案1.结构设计：本设计采用C型床身结构，床身采用优质铸铁材料，具有足够的刚性和稳定性。
设计采用铸造床身而非焊接结构，以确保床身的牢固性和寿命。
2.传动方式：采用液压传动和滚珠丝杠传动相结合的方式，保证牛头刨床的刨削平稳性和精确度。
使用液压缸控制工作台的下行速度，滚珠丝杠传动确保工作台的升降精度。
3.刀具固定装置：设计使用可调节的夹具和刀架装置，以便进行不同尺寸工件的加工。
采用刀架的固定方式，提高切削精度和稳定性。
4.工作台调整装置：使用螺杆和手柄的组合进行工作台的调整和锁定，确保工作台的位置在切削过程中保持稳定。
三、关键技术分析1.床身结构设计：床身是整个牛头刨床的基础，需要具备足够的刚性和稳定性。
采用C型床身结构可以有效避免因切削过程中产生的振动对加工质量的影响。
2.传动系统设计：液压传动和滚珠丝杠传动结合，确保切削平稳和升降精度。
液压系统可根据切削要求调节下行速度，滚珠丝杠传动可以精确控制工作台的升降位置。
3.刀具固定方式设计：可调节的夹具和刀架结合，使得牛头刨床可以适应不同尺寸工件的加工。
刀架的固定方式可以提高切削精度和稳定性。
4.工作台调整装置设计：使用螺杆和手柄的组合进行工作台的调整和锁定，使得工作台的位置在切削过程中保持稳定。
确保工件加工精度和切削平面的平整。
四、设计结果经过详细设计和计算，本课程设计的机械原理牛头刨床满足设计要求，具备较高的稳定性、精确度和操作性。
牛头刨床的设计与分析
一、概述1.1 、课程设计的任务机械原理课程是高等学校机械类近机类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知识，特别是机械原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项工程实际的应用问题从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训练，是该课程的一个重要实践环节。
其目的在于运用已学过的知识培养学生创新能力，用创新思想确定出解决工程实际问题的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出机构运动简图的能力。
培养学生对确定的机构运动简图进行机构运动分析及动力分析，学会按任务进行调研、实验、查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。
§1.2 、课程设计的任务（1）按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终确定所选最优设计方案；（2）确定杆件尺寸；（3）绘制机构运动简图；（4）对机械行运动分析，求出相关点或相关构件的参数，如点的位移、速度、加速度；构件的角位移、角速度、角加速度。
列表，并绘制相应的机构运（5）根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮；（6）根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺寸计算，绘制齿轮啮合图。
按间歇运动要求设计间歇运动机等等；(7) 要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸；(8) 编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书。
§1.3、课程设计的方法(9) 机械原理课程设计的方法，大致可分为图解法和解析法两种，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；1速度分析：1、曲柄位置“ 1”速度分析，（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“ 1”进行速度分析。
因构件2和3在A处的转动副相连，故V A2二V A3 ,其大小等于W2I O2A，方向垂直于。
(完整版)牛头刨床运动分析实例
例： 如图所示为一牛头刨床的机构运动简图。
设已知各构件尺寸为：1125mm l =，3600mm l =，4150mm l =，原动件1的方位角1=0~360θ︒︒和等角速度1=1rad/s w 。
试用矩阵法求该机构中各从动件的方位角、角速度和角加速度以及E 点的位移、速度和家速度的运动线图。
解：先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。
其中共有四个未知量3θ、4θ、3s 及E s 。
为求解需建立两个封闭矢量方程，为此需利用两个封闭图形ABCA 及CDEGC ，由此可得，613346,'E l l s l l l s +=+=+(1-1)写成投影方程为： 331133611334433446cos cos sin sin cos cos 0sin sin 'E s l s l l l l s l l l θθθθθθθθ==++-=+= (1-2)解上面方程组，即可求得3θ、4θ、3s 及E s 四个位置参数，其中23θθ=。
将上列各式对时间取一次、二次导数，并写成矩阵形式，即可得以下速度和加速度方程式。
速度方程式：3331133331131334443344cos sin 00sin sin cos 00cos 0sin sin 1000cos cos 0E s l s s l w w l l w l l v θθθθθθθθθθ⎡⎤--⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (1-3)机构从动件的位置参数矩阵：33333333443344cos sin 00sin cos 000sin sin 10cos cos 0s s l l l l θθθθθθθθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎣⎦机构从动件的的速度列阵：334E s w w v ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦机构原动件的位置参数矩阵：1111sin cos 00l l θθ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦1w ：机构原动件的角速度加速度方程式：333333333344433443333333333333333344433344cos sin 00sin cos 000sin sin 10cos cos 0sin sin cos 00cos cos sin 000cos cos 00sin sin E s s s l l l l w s s w w s s w l w l w l w l w θθθθαθθαθθαθθθθθθθθθθ⎡⎤-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦----=-----11131113144cos sin 000E l w s l w w w w v θθ⎡⎤⎡⎤-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎣⎦(1-4)机构从动件的位置参数矩阵求导：33333333333333333444333444sin sin cos 00cos cos sin 000cos cos 00sin sin 0w s s w w s s w l w l w l w l w θθθθθθθθθθ⎡⎤---⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎢⎥--⎢⎥⎣⎦机构从动件的的加速度列阵：334E s ααα⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦机构原动件的位置参数矩阵求导：111111cossinl wl wθθ-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦主程序（matlab）：%牛头刨床运动分析主程序s;%x(1)——代表3θ；%x(2)——代表构件3的转角3θ；%x(3）——代表构件4的转角4s;%x(4)——代表E点的线位移El；%x(5)——代表1l;%x(6)——代表3l;%x(7)——代表4l;%x(8)——代表6l;%x(9）——代表'6w。
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《机械基础》综合实训班级姓名学号题号组员课题二牛头刨床执行机构分析与设计设计要求与设计数据1)电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃E点与铰链点C的垂直距离为50mm，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。
2)为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急回运动，行程速比系数在1.4左右。
为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。
允许曲柄2转速偏差为±5％。
要求导杆机构的最大压力角应为最小值；3)凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件9的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。
4)执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。
按小批量生产规模设计。
5)曲柄转速在60r/min，刨刀的行程H在300mm左右为好，具体数据见下表。
(从教材第12页表中选取)[任务实施]（以教材第12页表中题号1的数据为例。
）任务一 平面机构的结构分析图4-2所示为牛头刨床的结构图，已知滑枕6的导轨高l h =1000mm ，大齿轮2的中心高l h1=540mm ，滑块销3的回转半径r x =240mm 。
绘制主体运动机构的运动简图，并通过自由度的计算，判断其运动的确定性。
解：1、机构分析。
牛头刨床主体运动机构由齿轮传动机构、导杆机构、凸轮机构、棘轮机构等组成，机构示意图如图4-17（a ）所示。
图4-17（a ） 牛头刨床主体运动机构示意图2、为了简单地说明问题，下面仅取导杆机构和凸轮机构这部分进行运动简图绘制和自由度计算。
1）确定运动副类型。
原动件曲柄与凸轮都固结在大齿轮2上，用轴通过轴承与机架7铰接成转动副O 2 ；凸轮2与滚子之间形成高副G 1，滑块3通过销子与大齿轮铰接成转动副A ；滑块3与导杆4用导轨联接为面接触成移动副Y 1；导杆分别与连杆5和机架铰接成转动副B 和O 4；连杆5与滑枕6铰接成转动副C ；滑枕6与机架1用导轨联接以面接触成移动副Y 2 。
推杆7分别与机架1和连杆8铰接成转动副O 9和E ，摇杆9分别与连杆8和机架铰接成转动副F 和G 。
这里有1个高副、9个转动副和2个移动副共12个运动副。
2）确实视图平面，以平行于凸轮运动平面作为视图平面。
3）计算长度比例和图示长度。
设图样最大尺寸为50mm ，则长度比例尺l μ=h l /50= 1000mm / 50mm = 20l h l h μ/= = 1/0.02 = 50mm l h l h μ/11==0.54/0.02=27mm l r l r μ/== 0.24/0.02=12mm4）绘制机构运动简图。
①先绘制机架上的运动副铰链，根据h 值绘制滑枕的导路；②选择适当的瞬时位置，按各运动副间的图示距离和相对位置，用规定的符号表示各运动副；③用直线将同一构件上的运动副连接起来，并标上件号、铰点名和原动件的运动方向，表示出机架，即得所求的机构运动简图。
如图4-17b ）所示。
图4-17（b ） 牛头刨床导杆机构和凸轮机构5）自由度分析计算该机构有一加装滚子的局部自由度，除去不算，共有8个活动构件，9个转动副，2个移动副，1个高副，无复合铰链。
故根据机构自由度计算公式可以求得机构的自由度为111128323=-⨯-⨯=--=H L p p n F该机构有一个原动件，原动件的数目等于自由度，故该机构有确定运动。
任务二 连杆机构设计第一部分：牛头刨床执行机构传动方案的确定（a ）（b ）（c ）图4-39 执行机构传动方案图4-39中，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。
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。
第二部分：导杆机构的设计一、尺寸参数确定依据及过程：已知条件：机架l O2O4=380 mm ，刨刀的行程H=310 mm ，行程速比系数K=1.46，连杆与导杆之比l BC /l B O4=0.281、尺度确定的综合过程如下： ⑴由K=1.46求得极位夹角θ；⑵由导杆机构特性知道，导杆摆角等于极位夹角，即ψmax =θ； ⑶由行程H 和θ可求出导杆长l BO4；⑷由刨刀的行程H 和θ可求出曲柄长l AO2；⑸由连杆与导杆之比l BC /l BO4=0.28，可求出连杆长l BC ；⑹为使杆组的压力角较小，滑块C 的导路x-x 位于导杆端点B 所作的圆弧高的平分线上，依此确定导路的高度y CO4。
2、确定传动机构的尺寸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：mm H l BO 53683.16sin 123102sin 124=⨯==θ连杆长度：BC l =0.28 4BO l =150mm 曲柄长度：mm l l O O AO 11083.16sin 3802sin422=⨯==θ已知刨头导路x-x 位于导杆端点B 所作的圆弧高的平分线上。
（这样才能保证机构运动过程的最大压力角具有最小值，使机构在运动过程中具有良好的传动力特性）所以mm l l y BO BO CO 5.5245.11536)83.16cos 1(53621536)2cos 1(21444=-=-⨯⨯-=--=θ即导轨滑块C 到O 4的垂直距离为524.5mm 。
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AutoCAD 完成，如图4-40所示。
图4-40 牛头刨床结构简图任务三凸轮机构设计设计牛头刨床中的凸轮机构一．凸轮机构的设计要求：如图4-81所示，已知该凸轮机构的从动件摆杆9的运动规律为等加速等减速运动，要求确定凸轮机构的基本尺寸，将凸轮实际轮廓和推杆画在图纸上。
图4-81 凸轮机构二.从动件运动规律角位移线图的画法：①、绘制坐标轴。
取凸轮转角的比例尺mm /5.2︒=ϕμ，在ϕ轴上分别量取Φ=75°、Φs=10°、Φ’=75°；取螺杆摆角的比例尺mm /1︒=δμ，在δ轴上量取︒=15max δ； ②、将Φ=75°、Φ’=75°分别等分成6等分，则得各等分点1、2…13。
③、绘制推程的位移线图。
过3点作δ轴的平行线，在该平行线上截取线段高度为︒=15max δ，将该线段等分成6等分（注意应与角Φ的等分数相同），得各等分点，如前半推程的1＇、2＇、3＇； 将坐标原点分别与点1＇、2＇、3＇相连，得线段O1＇、O2＇和03＇，分别与过1、2、3点且平行与δ轴的直线交于1＂、2＂和3＂；将点0、1＂、2＂、3＂连成光滑的曲线，即为等加速运动的位移曲线的部分，后半段等减速运动的位移曲线的画法与之相似，只是弯曲方向反过来，见图4-82所示。
同理可得回程的位移曲线。
图(1)δ(°)图4-82 摆动推杆角位移线图三、摆动从动件盘形凸轮轮廓设计：⑴设计原理设计凸轮轮廓依据反转法原理。
即在整个机构加上公共角速度（－ω）（ω为原凸轮旋转角速度）后，将凸轮固定不动，而从动件连同机架将以（－ω）绕凸轮轴心O 2逆时针方向反转，与此同时，从动件将按给定的运动规律绕其轴心O 9相对机架摆动，则从动件的尖顶在复合运动中的轨迹就是要设计的凸轮轮廓。
⑵设计凸轮轮廓的步骤如下：在图所示的摆动从动件角位移曲线中，其纵坐标表示从动件角位移δ，它按角度比例尺δμ画出。
）/（1/mm ︒==长度图上代表该摆角的线段从动件摆角δμ① 将ϕδ-曲线图（见图4-82）的推程运动角和回程运动角各分成4等份，按式求出各等分点对应的角位移值：‘111δμδδ=，‘222δμδδ=，……。
其数值见表（1）。
表1 各点的角位移数值② 选取适当的长度比例尺μl ，定出O 2和O 9的位置。
以O 2为圆心，以r b /μl 为半径作基圆。
以O 9为圆心，以l O9D /μl 为半径，作圆弧交基圆于D O （D ’O ）点。
则O 9D O 便是从动件的起始位置，如图4-83所示。
注意，图示位置D O 位于中心连线O 2O 9的左侧，从动件在推程中将按顺时针方向摆动。
③ 以O 2为圆心，以l O9O2/μl 为半径作圆，沿（-ω）[即为逆时针方向]自O 2O 9开始依次取推程运动角Φ0=75°，远休止角Φs =10°，回程运动角Φo ’=75和远休止角Φs ’=200°，并将推程和回程运动角各分成4等份（与角位移线图相对应的等份），得O 91 ，O 92， O 93……O 99各点。
它们便是逆时针方向反转时，从动体轴心的各个位置。
④ 分别以O 91 ，O 92， O 93……O 99为圆心，以l O9D /μl 为半径画圆弧，它们分别与基圆相于D 1，D 2，……D 9，并作∠D 1O 91D ’1，∠D 2O 92D ’2……分别等于摆杆角位移δ1、δ2……。
并使O 91D ’1= O 91 D 1，O 92D ’2= O 92D 2，……。
则得D ’1 ，D ’2 ，D ’3……D ’9（与D 9重合）各点。
将这些点连成光滑的曲线，便是凸轮的理论轮廓。
⑤ 在上述求得的理论轮廓线上，分别以该轮廓线上的点为圆心，以滚子半径为半径，作一系列滚子圆。
作该系列圆的内包络线，即为凸轮的实际轮廓，如图4-84所示。
(6)校核凸轮机构的压力角.应保证凸轮机构的最大压力角][max αα≤=40°。
如图所示所求的压力角][αα≤满足要求。
图4-83 摆动推杆盘形凸轮的理论轮廓（mm mm l/1=μ）图4-84 摆动推杆盘形凸轮的实际轮廓（mm mm l/1=μ）。