摘要
在工程技术领域，经常会遇到一些需要反复操作，重复性很高的工作，如果能有一个供反复操作且操作简单的专用工具，图形用户界面就是最好的选择。如在本设计中对于牛头刨床平面六杆机构来说，为了保证结构参数与运动参数不同的牛头刨床的运动特性，即刨刀在切削过程中接近于等速运动从而保证加工质量和延长刀具寿命，以及刀具的急回性能从而提高生产率，这样的问题如果能够通过设计一个模型平台，之后只需改变参量就可以解决预期的问题，这将大大的提高设计效率。本设计中正是通过建立牛头刨床六杆机构的数学模型，然后用MA TLAB程序设计出一个友好的人机交互的图形界面，并将数学模型参数化，使用户只需改变牛头刨床的参数就可以方便的实现运动分析和运动仿真，用户可以形象直观地观察到牛头刨床的运动轨迹、速度变化及加速度变化规律。
关键词：牛头刨床六杆机构MA TLAB 运动仿真程序开发
Abstract
In the engineering area, often repeatedly encountered some operational needs, repetitive highly, and if the operation can be repeated for a simple operation and dedicated tool graphical user interface is the best choice. As in the planer graphic design for six pole bodies, and campaigns to ensure the structural parameters of different parameters planer movement characteristics, planning tool in the process of cutting close to equal campaign to ensure processing quality and extended life cutlery and cutlery rush back to the performance enhancing productivity, If such issues can be adopted to design a model platform parameter can be changed only after the expected settlement, which will greatly enhance the efficiency of the design. It is through the establishment of this design planer six pole bodies mathematical model, and then use MATLAB to devise procedures of a friendly aircraft in the world graphics interface, and mathematical models of the parameters, so that users only need to change the parameters planer can facilitate the realization of movement analysis and sports simulation, Users can visual image observed in planer movement trajectories, speed changes and acceleration changes.
Keywords：Planer 6 pole bodies MATLAB Campaign simulation Procedure development.
目录
1 绪论 (4)
2牛头刨床六杆机构运动分析程序设计
2.1 MA TLAB介绍 (5)
2.2 MA TLAB的特点 (6)
2.3 用MA TLAB处理工程问题优缺点 (7)
3牛头刨床运动分析的模型
3.1 基本概念与原理 (9)
3.2 牛头刨床六杆机构的数学模型 (9)
4 图形用户界面GUI
4.1界面设计的原则 (13)
4.2 功能要求 (16)
4.3界面结构设计 (17)
4.4 程序框图的设计 (19)
5运动仿真程序界面设计与编程实现
5.1 句柄图形体系 (21)
5.1.1 图形对象、对象句柄和句柄图形树结构 (22)
5.1.2 对象属性 (23)
5.1.3 对象句柄的获取方法 (23)
5.1.4 对象句柄的获取和设置 (25)
5.2 主界面参数含义 (27)
5.3 界面制作步骤 (27)
6总结 (49)
7致谢 (50)
8参考书目 (51)
9附录程序源代码 (52)
1 绪论
1.1本课题的意义
机构运动分析是不考虑引起机构运动的外力的影响，而仅从几何角度出发，根据已知的原动件的运动规律（通常假设为匀速运动），确定机构其它构件上各点的位移、速度、加速度，或构件的角位移、角速度、角加速度等运动参数。无论是分析研究现有机械的工作性能，还是优化综合新机械，机构运动分析都是十分重要的。
通过对机构的位移和轨迹分析，可以考察某构件能否实现预定的位置、构件上某点能否实现预定的轨迹要求，可以确定从动件的行程或所需的运动空间，据此判断运动中是否发生碰撞干涉或确定机构的外形轮廓尺寸。
通过速度和加速度分析可以了解机构从动件的速度、加速度的变化规律能否达到工作要求。
而在本设计课题中通过对机构的加速度和速度分析，就可以在设计牛头刨床的导杆机构时保证刨刀在切削过程中接近于等速运动，从而保证加工质量和延长刀具寿命；此外还保证了刀具的急回性能，从而提高了生产率。
1.2 六杆机构的研究现状：
以机电一体化为核心的现代机械系统不断创新，推动着现代机构学不断发展。平面连杆机构运动综合在工程应用中有重要的意义，一直为机构学领域的经典课题之一。较早时人们主要用几何图解法，但是其求解精度和适用范围都受到了极大的限制。随着计算机技术的发展，在轨迹综合中引入了计算机，并开始出现代数法和优化法，把机构学问题转化为数学问题。
1.3本课题的目的
本课题的目的是通过编制MATLAB程序，从而设计出一个用户界面，用户可以通过对界面上面参数的操作而实现对牛头刨床运动分析和运动仿真，以此观察牛头刨床的运动特性是否合乎要求。
2 MATLAB软件介绍
2.1 MATLAB软件介绍
如今，计算机技术已经被应用于各行各业，科研和工程计算领域也不例外。对于经常需要大量数据进行分析处理或者对复杂问题进行计算求解的科研工作者来说，计算机技术的引入大大的降低了工作强度，是原本复杂的工作变得简单，从而极大的提高了工作效率。
随着科学研究的不断深入，以及工程应用不断朝着专业化、精确化方向发展，科研工作者以及工程技术人员对计算机技术的要求也越来越高。面对越来越繁重的科学以及工程计算任务，虽然用传统的c或Fortran语言也能完成任务，但是程序设计者所承担的编程工作是极为繁重的，而且要求程序设计者对算法有比较深入的理解，这就使工作人员不得不将大量的时间和精力放在与研究课题关系不大的计算编程上来。为了减轻科技工作者的压力，使工作人员将时间和精力更多的放在建立模型等关键性的工作中，许多公司相继开发了一系列的数学应用软件，如MATHEMA TICA、Maple、MA THCAD以及MATLAB等，其中MA TLAB以其强大的功能和极高的编程效率吸引了众多的用户。
MATLAB 是MA TRIX LABORA TORY（“矩阵实验室”）的缩写，是由美国MATHWORKS 公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。是国际公认的优秀数学应用软件之一。
20世纪80年代初期，Cleve Moler与John Little等利用C语言开发了新一代的MATLAB语言，此时的MATLAB语言已同时具备了数值计算功能和简单的图形处理功能。1984年，Cleve Moler与John Little等正式成立了MA THWORKS公司，把MA TLAB语言推向市场，并开始了对MA TLAB工具箱等的开发设计。1993年，MATHWORKS公司推出了基于个人计算机的MATLAB 4.0版本，到了1997年又推出了MA TLAB 5.X版本（Release 11），并在2000年又推出了最新的MATLAB 6
版本（Release 12）,如今，MATLAB7.0已经问世。
现在，MA TLAB已经发展成为适合多学科的大型软件，在世界各高校，MATLAB已经成为线性代数、数值分析、数理统计、优化方法、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。特别是最近几年，MA TLAB 在我国大学生数学建模竞赛中的应用，为参赛者在有限的时间内准确、有效的解决问题提供了有力的保证。
2.2MATLAB软件的特点
MATLAB是一种高度集成化的科学计算环境，是集数值计算和图形处理等功能于一体的工程计算应用软件。MATLAB不仅可以处理代数问题和数值分析问题，而且还具有强大的图形处理和仿真模拟等功能。MA TLAB能够很好的帮助工程师及科学家解决实际问题，它经过20多年来的不断完善和改进，已经成为公认的优秀的数学应用软件之一。
概括地讲，整个MA TLAB系统由两部分组成，即MATLAB内核及辅助工具箱，两者的调用构成了MA TLAB的强大功能。MATLAB语言以数组为基本数据单位，包括控制流语句、函数、数据结构、输入输出及面向对象等特点的高级语言，它具有以下主要特点：
1）MATLAB的程序设计语言编程效率较高，运算符和库函数极其丰富，语言简洁，编程效率高，MA TLAB除了提供和C语言一样的运算符号外，还提供广泛的矩阵和向量运算符。利用其运算符号和库函数可使其程序相当简短，两三行语句就可实现几十行甚至几百行C或FORTRAN的程序功能，从而极大的简化了线性运算，而线性运算是整个数值计算的基础，所以以矩阵作为基本语言要素可以提高数值计算的编程效率。MA TLAB本身拥有丰富的库函数，并具有结构化的流程控制语句和运算符，用户可以在使用的过程中方便自如的使用。
2）既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环、break语句、if语句和switch语句），又有面向对象的编程特性。
3）图形功能强大。它既包括对二维和三维数据可视化、图像处理、动画制作等高层次的绘图命令，也包括可以修改图形及编制完整图形界面的、低层次的绘图命令。
4）功能强大的工具箱。工具箱可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。而学科性工具箱是专业性比较强的，如优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、小波工具箱、图象处理工具箱、通信工具箱等。
5）易于扩充。除内部函数外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可修改源文件和加入自己的文件，它们可以与库函数一样被调用。
当然，任何事物都不是十全十美的。与C、Fortran等传统的程序设计语言相比，MATLAB的程序设计语言的一个显著缺点即使循环代码执行效率较低，这是与其执行方式直接相关的。MA TLAB编写的程序在应用的过程中为解释执行，既不需要编译生成也不生成可执行文件，而是解释一句，执行一句，其速度是可想而知的了。当然这个问题也不是不可以解决的，由于MA TLAB以矩阵作为基本的程序设计语言要素，对于在c、Fortran的那个编程语言中需要使用循环来解决的问题，MATLAB程序设计语言中巧妙的利用矩阵的特点，就可以避免使用循环代码。所以，通过对MA TLAB的深入学习，提高编程技巧，完全可以做到扬长避短，并充分发挥MA TLAB语言的强大功能。
目前，MATLAB已经成为国际上公认的优秀数学应用软件之一。
2.3用MATLAB处理工程问题优缺点
MATLAB是MATHWOTKS公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面友好的用户环境。它还包括了TOOLBOX(工具箱)的各类问题的求解工具，可用来求解特定学科的问题。其特点是：
(1)可扩展性：MA TLAB最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用MA TLAB所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数，从而大大扩展了其应用范围。当前支持MATLAB的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。
(2)易学易用性：MATLAB不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。
(3)高效性：MATLAB语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如FFT语句可完成对指定数据的快速傅立叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MATHWOKS公司声称，MATLAB软件中所包含的MATLAB源代码相当于70万行C代码。
由于MATLAB具有如此之多的特点，在欧美高等院校，MA TLAB已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；在研究单位、工业部门，MATLAB也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题。
然而MATLAB自身所存在的某些缺点限制了它的应用范围。
(1) MATLAB是一种解释性语言，因此它的实时效率是相当差的。
(2) MATLAB程序不能脱离其环境运行，因为MA TLAB不是计算机语言，虽然如今它已经可以进行编译，但是还不太方便。
3 牛头刨床运动分析的模型
3.1 基本概念与原理
机构运动分析的任务是在已知机构尺寸及原动件运动规律的情况下，确定机构中其他构件上某些点的轨迹、位移、速度、加速度和构件的角位移、角速度及角加速度。上述这些内容，不论是设计新的机器，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械动力性能的必要基础和前提。
对于牛头刨床来说，其刨刀在工作行程中应该接近等速，，而回程速度却应高于前者速度，从而提高效率。为了确定牛头刨床的设计是否满足要求，就必须对其进行运动分析。
机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助于计算机，不仅可以获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘出机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。本设计正是基于这些用MATLAB编程实现牛头刨床的运动分析以及图解法无法实现的运动仿真。
3.2 牛头刨床的数学模型
如下图所示为牛头刨床的机构简图。设已知结构参数为：L1,L3,L5,G,H,原动件的转角φ1和转速n1。
解：如图，先建立一个直角坐标系，并标出各杆矢及其方位角。其中有四个未知变量φ3，φ5，P及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ABDA及DEFD。
1）求φ3、ω3及α3
由封闭形ABDA 可得
1L H P += (1)
分别用i 和j 点积上式两端，有 113cos cos L P φφ= 113sin sin H L P φφ+=
联解上面两个式子可得：
31111arctan[(sin )/cos ]H L L φφφ=+
113cos /cos P L φφ=
图 3—1 牛头刨床结构模型
式（1）对时间t 求导数，注意P 为变量，有
111
333t t
L e Pe Pe φφ?
?
=+ (2)
可用3e 点积上式两端以消去3φ?
，并利用矢量方程解析法，有 231113sin()B B P V L ωφφ?
==--
用3
t e 点积（2）两端可消去P ?
，并注意到3113n t t e e e e ?=-?，则
331113cos()/L P φωωφφ?
==-
再将式（2）对时间t 求导，则有
2
2
111
33
3333
32n t n
t t L e Pe Pe Pe Pe φφφφ?
????
?
??
=+++
可分别用3e 和3
t e 点积上式两端，以消去..
3φ和..
P ，注意3113n t t e e e e ?=-?，则
11133
c o s ()L P P φφφφ????
--=-+
2
113133sin()2L P φφφφφ????
-=+
得 P ??
=222331113cos()t B B a P L ωωφφ=-- 2
3311
313[sin()2]/a L P P φωφφω??
?
==-- 2） 求s 、F V 、F a
由封闭图形DEFAD 可得
35L L G S +=+ (3)
分别用i 和j 点积上面的式子两端，有
3355cos cos L L S φφ+=
3355sin sin L L G φφ+=
有上面第二个式子可得
5335arcsin[(sin )/]G L L φφ=-
由上面第一个式子可得
3344cos cos S L L φφ=+
对上面的（3）式对时间t 取导可得
333555t
t
L e L e S i φφ?
?
?
+= (4)
分别用j 、5e 点积上式，可得
5533355cos /(cos )L L φωωφφ?==-
33355sin()/cos F S V L ωφφφ?
==--
(4)式对时间t 求导可得
2
3
33333555555t n
t
n
L e L e L e L e S i φφφφ??
???
?
??
+++=
分别用就j 和5e 点积上面的式子可得
2
5533355533355(sin sin cos )/(cos )L L L L φαφφφφφφφ??
????
==+-
2233353335555
[sin()cos()]/cos E S a L L L αφφωφφωφ??
==--+-+
4 图形用户界面GUI
用户界面或接口是指：人与机器之间或程序之间交互作用的工具和方法。如、键盘、鼠标、跟踪球、话筒都可以成为与计算机交换信息的接口。
图形用户界面（GUI：Graphic User Interface）则是指有窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。
4.1界面设计的原则
GUI的设计包括编写源代码之前的所有工作。设计者必须重视设计工作，不能急于编写源代码。否则，编程员思路不清晰，开发过程中回走很多弯路，因而开发的效率低下，并且设计出的GUI也不一定让人满意。那么如何进行成功的设计，就应该从以下两个方面予以考虑：
（1）GUI 设计的指导原则
（2）GUI 设计应遵循的步骤。
指导原则：
可以用就个字来概括优秀的设计标准：简洁性、一致性、熟悉性。
简洁性意味着界面简单明了，直接清晰。拥护可以很快的提取出对自己有用的信息。
熟悉性意味着系统设计时尽量保持与该类流行界面的相似，比如VC的对话框风格、视图的风格、MA TLAB的Figure风格。这样用户操作起来就容易上手，误操作率比较低。
以上三点也许过于抽象，具体过程中不宜操作。其实，只要在设计整个过程中贯穿以人为本的设计理念，设计出的界面自然会达到以上要求。设计者应该经常考虑以下两个问题：
（1）用户在没有熟悉界面之前，完成一个操作需要多长时间？
（2）用户在熟悉界面后，完成一个普通操作需要多长时间？
简洁性、一致性、熟悉性围绕着上述两个问题展开。它们有时也存在着矛盾的地方，比如会为了一致性而牺牲简洁性。这种取舍的标准应着眼于用户，要看是否便于用户操作。用户应该是设计者心中的上帝。
1）简洁性：
简洁是一种直观的美，它是设计者所要达到的主要目标，通过GUIDE，我们很容易向界面添加许多功能。但是功能强大并不一定代表成功，有时增加一些功能反而显得画蛇添足。GUI本来是从图像的角度帮助用户理解客观世界的，但是缤纷芜杂的表面想象却很容易掩盖事物的真相，影响拥护做出正确的判断，这当然是不可取的。设计者一定要警惕这种盲目追求强大的心理。
a注重形式
图像往往给人一种直观的感受，告诉人们事物发展的趋势，数字有助于将这种趋势量化，增强人们对发展趋势的认识。但是并不意味着图像必须借助于数字。
b缩小交互区域
如果能在一个界面中完成的事情坚决不要放在两个界面中完成。这也上操作简洁性的一种间接体现。这样除了增加图形的可读性，还减轻了不同截面之间数据的传递负担。关于这一点在本设计中就有涉及。比较以下两个设计：
图4—1 多界面窗口
图4—2 单界面窗口结果
由以上两个设计不难发现在第二种设计中只需要通过按钮就可以实现预期的功能，而无须像第一种设计中那样在不同的界面中进行切换。
c用图形输入代替数值输入
对于用户来说，在图形用户界面下，图形输入比数值输入更加方便。为了从各个角度来观察一个三维几何形体，我们需要不断地进行坐标系的转化。用数值输入的方法，困难程度难以想象，其复杂性会让用户望而却步，而图形输入的方式则能很好地解决上述问题。
2）一致性：
一致性的含义很广泛，既包括操作指令的前后一致，也包括操作界面中各种图形对象摆放位置的一致性。这个原则基于以下认识，即用户的操作经验应有助于用户完成后面的操作；设计者不应该给用户太多意外，否则会让用户一头雾水；前面执行这个命令是一种用法，于是产生了歧义。优秀的界面设计往往注重这个问题。
3）熟悉性。
设计遵循的步骤：
图4—3 设计遵循的步骤
4.2 功能要求
本次论文的结果是设计出如上述4—2所示的图形用户界面，该界面应该具有以下功能：
1）在编辑框中输入牛头刨床的参数后，点击“运算”按钮，实现后台的运算，并把运算的结果存储在数据文件mydata.mat 中。
2）在1）完成后，用户点击“数据显示”按钮，弹出“数据显示”窗口，并显示牛头刨床运动分析的结果数据。
3）同上，在完成1）后，用户点击“运动线图”按钮，弹出“运动线图”窗口，并在窗口中分别显示牛头刨床刨头的“位移——曲柄转角”、“速度——曲柄转角”、“加速度——曲柄转角”的曲线图。
4）同上，在完成1）后，用户点击“运动仿真”按钮，弹出“运动仿真”窗口，并在窗口中显示牛头刨床动态仿真的结果。
4.3界面结构设计
根据上述4.1和4.2，在本设计的界面设计中确立以下思路：
由于本设计是对牛头刨床进行运动分析和运动仿真，所以在界面中应该首先创建五个框架区，分别显示结构参数，结构模型，初始数据，运动参数和命令按钮；然后在相应的框架区中分别创建text文本和edit编辑框以及命令按钮，以使用户可以通过对参数的改变来实现相应的控制；最后，除“运算”和“退出”按钮在后台操作外，其它的按钮“数据显示”、“运动分析”、“运动仿真”被按下都会弹出相应的操作界面。以下是预期的界面：
图4—4 预期主界面
图4—5 预期数据结果显示界面窗口
图4—6 预期的运动分析界面窗口
图4—7 预期运动仿真界面4.4 程序框图的设计
程序框图如下所示：
以上既是总界面的结构，也是软件的总结构，也同时是程序流程图。
牛头刨床机构的综合设计与分析 ** 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：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：～辽宁工业大学课程设计说明书目录一、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、 辽宁工业大学课程设计说明书滑块尺寸：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 5 辽宁工业大学课程设计说明书第4’点: A. 速度分析○1求V A3 V A3= V A2= LO2πn/30 =×80π/30 =/s○2求V A4 →→ → V A4= V A3 +V A4A3 大小：？？方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A ○3取μv= V A3/Pa3=(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，速度多边形求得
机械原理课程设计——牛头刨床（1）待续 2008-11-21 02:13 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。 2）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。 §1.3．课程设计的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。 §1.4．课程设计的数据 方案导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析
高等机构学 题目: 牛头刨床机构运动分析 院系名称：机械与动力学院 专业班级：机械工程 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 指导教师： 2015年12 月17日
目录 一问题描述................................................................................................................................ - 1 -二运动分析................................................................................................................................ - 1 - 2.1矢量法构建机构独立位置方程 ............................................................................. - 1 - 2.2机构速度分析 ............................................................................................................. - 2 - 2.3机构加速度分析......................................................................................................... - 2 - 2.4机构运动线图绘制.................................................................................................... - 3 -三总结......................................................................................................................................... - 4 -附录一：Matlab程序............................................................................................................... - 4 -
牛头刨床导杆机构的运动分析 欧阳光明（2021.03.07） 目录 1设计任务及要求…………………………… 2 数学模型的建立…………………………… 3 程序框图…………………………………… 4 程序清单及运行结果……………………… 5 设计总结…………………………………… 6 参考文献…………………………………… 机械原理课程设计任务书（一） 姓名郭娜专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号0807100305 一、设计题目：牛头刨床导杆机构的运动分析 二、系统简图： 三、工作条件 已知：曲柄每分钟转数n2，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。 四、原始数据
五、要求： 1）作机构的运动简图（A4或A3图纸）。 2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，并打印出程序及计算结果。 3）画出导轨4的角位移?，角速度? ，角加速度? 的曲线。 4）编写设计计算说明书。 指导教师： 开始日期：2010年7月10日完成日期：2010年7月16日 1. 设计任务及要求 要求 （1）作机构的运动简图。 （2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，动态显示，并打印程序及运算
结果。 （3）画出导轨的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。 （4）编写设计计算说明书。 二、数学模型 如图四个向量组成封闭四边形，于是有 按复数式可以写成 a（cosα+isinα）-b(cosβ+isinβ)+d(cosθ
3+isin θ3)=0 （1） 由于θ3=90o，上式可化简为 a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+id=0 （2） 根据（2）式中实部、虚部分别相等得 acos α-bcos β=0 (3) asin α-bsin β+d=0 (4) (3)(4)联立解得 β=arctan acosa asina d + (5) b= 2adsina d a 22++ (6) 将（2）对时间求一阶导数得 ω2=β’=b a ω1cos(α-β) (7) υc =b ’=-a ω1sin(α-β) (8) 将（2）对时间求二阶导数得 ε3=β”=b 1 [a ε1cos(α-β)- a ω21 sin(α-β)-2
机械原理设计说明书 设计题目：牛头刨床机构设计 学生：汪在福 班级：铁车二班 学号：20116473 指导老师：何俊
机械原理设计说明书 设计题目：牛头刨床机构设计 学生姓名汪在福 班级铁车二班 学号20116473 一、设计题目简介 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 二、设计数据与要求
电动机轴与曲柄轴2平行，刨刀刀刃D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。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；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。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 回 6 三、设计任务 1、根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸。并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。。 4、导杆机构的动态静力分析。通过参数化的建模，细化机构仿真模型，并给系统加力，写出外加力的参数化函数语句，打印外加力的曲线，并求出最大平衡力矩和功率。 5、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro、机架lO2O9和滚子半径rr），并将运算结果写在说明书中。将凸轮机构放在直角坐标系下，在软件中建模，画出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。 6、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 四.设计过程 （一）方案选择与确定 方案一：如图（1）采用双曲柄六杆机构ABCD，曲柄AB和CD不等长。
牛头刨床机构运动分析 程序编写： #include
牛头刨床导杆机构的运动分析 目录 1设计任务及要求…………………………… 2 数学模型的建立…………………………… 3 程序框图…………………………………… 4 程序清单及运行结果……………………… 5 设计总结…………………………………… 6 参考文献……………………………………
机械原理课程设计任务书（一） 姓名郭娜专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号0807100305 五、要求： 1）作机构的运动简图（A4或A3图纸）。 2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，并打印出程序及计算结果。 3）画出导轨4的角位移?，角速度? ，角加速度? 的曲线。 4）编写设计计算说明书。 指导教师： 开始日期：2010年7月10 日完成日期：2010 年7月16日
1. 设计任务及要求 要求 （1）作机构的运动简图。 （2）用C语言编写主程序调用子程序，对机构进行运动分析，动态显示，并打印程序及运算结果。 （3）画出导轨的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。 （4）编写设计计算说明书。 二、数学模型
如图四个向量组成封闭四边形，于是有 0321=+-Z Z Z 按复数式可以写成 a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+d(cos θ3+isin θ3)=0 （1） 由于θ3=90o，上式可化简为 a （cos α+isin α）-b(cos β+isin β)+id=0 （2）
根据（2）式中实部、虚部分别相等得 acos α-bcos β=0 (3) asin α-bsin β+d=0 (4) (3)(4)联立解得 β=arctan acosa asina d + (5) b= 2adsina d a 22++ (6) 将（2）对时间求一阶导数得 ω2=β’= b a ω1cos(α-β) (7) υc =b ’=-a ω1sin(α-β) (8) 将（2）对时间求二阶导数得 ε3=β”= b 1[a ε1cos(α-β)- a ω2 1sin(α-β)-2υc ω2] （9) a c = b ”=-a ε1sin(α-β)-a ω2 1cos(α-β)+b ω2 2 (10) a c 即滑块沿杆方向的加速度，通常曲柄可近似看作均角速转动，则
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： 3311 33611334433446cos 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??--????????????????=??????---?????? ???????? g (1-3)
机构从动件的位置参数矩阵：333 33333443344cos 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 ?????? ???????? g 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： 333 333333344433443333333 3333333 33344433344cos sin 00sin cos 000sin sin 10cos cos 0sin sin cos 00cos cos sin 000cos cos 00 sin 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??-???????????? ??---?? ???????? ----=-----g g g g 11131113144cos sin 000E l w s l w w w w v θθ? ???-????????? ?-????+????????????? ??????? ????g (1-4) 机构从动件的位置参数矩阵求导：3333333 33 33333333444333444sin 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? ? ---??? ?-????--? ?--???? g g 机构从动件的的加速度列阵：334E s ααα?? ???? ???????? g g
青岛理工大学琴岛学院 课程设计说明书 课题名称：机械原理课程设计 学院：机电工程系 专业班级：机械设计制造及其自动化 学号： 学生： 指导老师： 青岛理工大学琴岛学院教务处年月日
《机械原理课程设计》评阅书
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.............................................. I II 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 系部名称: 机电系 专业班级: 04机制三班 姓名： 学号: 0405110057 目录
. 概述 (3) 设计项目...............................1．设计题目 (4) 2．机构简介 (4) 3．设计数据 (4) 设计内容...............................1．导杆机构的设计 (5) 2.凸轮机构的设计 (12) 3.齿轮机构的设计 (17) 设计体会 (20) 参考文献 (21) 附图····························· 概述
. 一、机构机械原理课程设计的目的： 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的 机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于： （１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。 （４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、械原理课程设计的方法： 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。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。 [设计名称]牛头刨床 一．机构简介： 机构简图如下所示：
高等机构学 题目:牛头刨床机构运动分析 院系名称：机械与动力学院 专业班级：机械工程 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 指导教师： 2015年12月17日
目录 一问题描述........................................................ - 1 -二运动分析........................................................ - 1 - 2.1矢量法构建机构独立位置方程................................ - 1 - 2.2机构速度分析.............................................. - 2 - 2.3机构加速度分析............................................ - 2 - 2.4机构运动线图绘制.......................................... - 2 -三总结............................................................ - 4 -附录一：Matlab程序............................................... - 4 -
牛头刨床机构运动分析 一 问题描述 如图1-1所示的牛头刨床机构中，800h mm =，1360h mm =，2120h mm =， 200AB l mm =，960CD l mm =，160DE l mm =。设曲柄以等角速度15/rad s ω=逆时针方向 回转，试对其进行运动分析，求出该机构中各从动件的方位角、角速度和角加速度以及各机构的运动线图。 图1-1 牛头刨床机构 二 运动分析 2.1矢量法构建机构独立位置方程 如图2-1所示，以E 为坐标原点建立直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。其中共有四个未知量334,,,c S S θθ。 图2-1 坐标系建立
课程设计说明书—牛头刨床 1. 机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。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，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每次削完一次，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，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，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，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。 图1-1 1．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。 要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。 1.1设计数据
牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。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，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，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，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。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与棘轮机构带动螺旋机构，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，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，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。 设计 导杆机构的运动分析 内容 符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6 mm 单位r/mi n 方案 60 380 110 540 0.25l o4B0.5 l o4B240 50 Ⅲ 1.2曲柄位置的确定
齐齐哈尔大学普通高等教育机械原理课程设计 题目题号：牛头刨床 学院：机电工程学院 专业班级：机电131班 学生姓名：迟涵威 指导教师：包丽 2015年6月21日
齐齐哈尔大学 机械电子工程专业 机械原理课程设计任务书一．设计题目：牛头刨床 给定数据及要求
二．应完成的工作 1画出机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形。 2设计说明书一份。
目录 摘要 (4) 一、设计任务......................................................................................................5. 二、工作原理及工艺动作过程 (5) 三、导杆机构的运动分析 (7) 1、设计数据 (7) 2、机构运动简图 (7) 3、速度分析 (9) 4、加速度分析 (10) 5、动态静力分析 (15) 总结 (19) 参考文献 (20)
摘要 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对不同设计方案的施行自行设计。每组各自选择一个相互不同的位置，独立绘制运动简图，进行速度、位移以及机构受力分析，绘制相关运动曲线图，最后将上述各项内容绘制在图纸上，并完成课程设计说明书。 本次《机械原理》课程设计的主要特点是具有较高的工作独立性内容联系性，和能够通过此次课程设计将相关课程中的相关知识融会贯通，进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个比较完整的概念。
图2牛头刨床的主体结构 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 给定条件：刨头的最大行程H=500mm，行程速比系数k=2，各滑块的长度均为100mm，要求合理确定主体机构的其它尺度参数。 3）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iiθ,(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 设摆杆3的质心在其中点处，质量为40kg ，摆杆3对质心的转动惯量为3kg.m2；滑枕5的质量为50kg ，质心在E 点处；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，作用点在滑枕下方100mm 处。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。 表1 方案 转速min)/(n 2r 机架 )(42mm l o o 工作行程H （mm) 行程速比系数K 连杆与导杆之比 B o B C L L 4/ 5 50 370 380 1.53 0.3 表2 方案（1） 导杆机构的动态静力分析 44L s o 6X s 6y s 4G 6G P p y 4s J mm N mm 2.kg m
摘要 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。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，学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。
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总结参考文献 一、设计任务 1.1 、牛头刨床的机构简介 1.2 、原始数据及设计要求 1.3 、设计内容 1.4 、画机构的运动简图 二、导杆机构的运动分析 2.1 、速度分析 2.2 、加速度分析 三、导杆机构的动态静力分析 3.1 、运动副反作用力分析 3.2、曲柄平衡力矩分析目录 .3. .6.. 9.. .1.0.. 1..1.
9 1.1、牛头刨床的机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图所示。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 &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1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构， 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， 的切削阻力，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， 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， 削质量和减小电动机容量。 受到很大 受力变化是 以提高切 r ?fe 电动机 * P 0仍片 ——H
牛头刨床机构设计方案 一、机械原理课程设计的目的与任务 1、课程设计的目的 机械原理课程设计是继机械原理课程之后独立的设计课程。其目的是进一步加深学生对所学知识的理解。使学生对于机构分析与综合的基本理论、基本方法有一个系统的完整的概念，培养学生综合运用所学知识独立解决机构设计问题的能力和使用计算机解决工程技术问题的能力。同时培养学生的创新精神。 2、课程设计题目 牛头刨床机构设计或其他自选题目 3、课程设计的任务 课程设计的任务是根据要求拟定和论证机器的主体机构的设计方案，并对选定方案进行运动分析，确定飞轮转动惯量，对齿轮机构进行设计计算，最后完成设计图纸，设计说明书（A4纸）（如果在计算过程中借助计算机计算，则需要打印源程序和计算结果、图表结果）。设计说明书统一按《北京林业大学本科毕业论文》（教务处网站下载专区里有下载）的格式要求撰写。 课程设计包括，主体机构设计，齿轮机构设计两个部分。主体机构由学生自定设计方案，齿轮机构采用统一设计方案。 4、课程设计的准备和注意事项 在课程设计前要阅读指导书，复习有关课程内容，拟定主体机构的设计方案前要查阅有关资料，观看录像片，了解各种机构及其使用场合。
图1 切削力图2 牛头刨床机构 二、主体机构设计 主体机构是指实现刨刀往复运动（主运动）的传动机构，设计方案由学生在作方案比较和论证的基础上自选。 1、主体运动的运动要求和动力要求 （1）刨刀工作行程要求速度比较平稳，空回行程时刨刀快速退回，机构行程速比系数在1.2左右。 （2）刨刀行程H=300mm或H=150mm。曲柄转速、切削力、许用传动角等见表1。（3）切削力P大小及变化规律如图1所示，在切削行程的两端留出一点空程。 2、设计要求 在满足运动要求和动力要求的条件下，每组拟出1个设计方案（可自己设计，也可从3的建议中选取），对选定的方案用图解法作一个一般位置的运动分析，包括机构运动简图，速度，加速度图（要保留作图痕迹）。
本科毕业设计（论文）通过答辩 概述 一、机构机械原理课程设计的目的： 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的 机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于： （１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。 （４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、械原理课程设计的方法： 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。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。
目录 概述 (1) 一、机构机械原理课程设计的目的： (1) 二、机械原理课程设计的任务： (1) 三、械原理课程设计的方法： (1) 第一章机构简介： (3) 第二章设计数据： (4) 第三章设计内容： (4) 第一节导杆机构的运动分析 (4) 第二节凸轮机构的设计 (10) 第三节齿轮机构的设计： (16) 第四章设计总结 (18) 第五章参考资料： (19)
[设计名称]牛头刨床 第一章机构简介： 机构简图如下所示： 牛头刨床机构简图 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。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1-2-3-4-5-6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，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，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。
牛头刨床设计 一、设计题目 (a) (b) 图 3-18 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图3－18a 。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，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，刨刀切削，称空回行程。此时要求速度较高，以提高生产率。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。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段约H 05.0的空刀距离，见图3-18b )，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。 二、设计数据，见表3-1和表3-2 表3-1 方案 导杆机构的运动分析 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 S4 r/min mm N mm kg.m 2 1 60 380 110 540 0.25 l O4B 0.5l O4B 240 50 200 700 7000 80 1.1 2 64 350 90 580 0. 3 l O4B 0.5l O4B 200 50 220 800 9000 80 1.2 3 72 430 110 810 0.36 l O4B 0.5l O4B 180 40 220 620 8000 100 1.2 表3-2 方案 飞轮转动惯量的确定 凸轮机构设计 齿轮机构的设计 δ n O’ z 1 z O ’ z 1’ J O2 J O1 J O" J O ’ ψmax l O9D [α] Ф Фs Ф’ d O ’ d O" m 12 m O"1’ α r/min Kg.m 2 o mm o mm o 1 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 2 0.15 1440 1 3 16 40 0.5 0. 4 0.2 5 0.2 15 135 38 70 10 70 100 300 6 4 20
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