机械毕业设计1157牛头刨床六杆机构运动分析程序设计

生答题不得过此线···装·····························订····························线······················牛头刨床六杆机构优化设计摘 要：牛头刨床由于刨刀的结构简单、刃磨方便, 在刨削窄长表面时, 也可以获得高的生产率,所以被广泛使用。

针对牛头刨床中的II 级六杆机构进行了多项分析与设计；确定了机构最大压力角为最小值的机构设计方案；利用矢量方程解析法对机构进行了运动分析；根据刨削加工对刨头工作速度的要求建立了以刨头的工作速度平稳性为目标函数的优化设计数学模型，采用复合形法对其进行了优化设计。

实例计算的结果表明，经过优化设计的II 级六杆机构，刨头在工作行程中的速度平稳性得到了明显改善,为提高牛头刨床中I I 级六杆机构的工作质量提供了有效的设计方法，关键词: 牛头刨床； 优化设计； 压力角； 复合形法一. 引言随着科学技术的日益进步和计算机的广泛应用，现代机械在机构类型方面出现许多新的创造，正向着机-电-液-信息一体化方向发展，有些已突破了传统机构学范畴，进入“广义机构学”的领域。

已知：电机的功率W=5.5KW,电机的高速转动（960 转/分）牛头刨床曲柄转速50r/min,工作行程310mm,行程速比系数1.46.连杆与导杆之比LDE/LCD=0.25 曲柄与水平线的夹角120°设计要求：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。

1、确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。

2、选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。

3、传动装置中的传动零件设计计算。

4、绘制传动装置中减速器装配图一张（A0）。

5、绘制减速器箱体、齿轮及轴的零件图各一张（A1）。

6、编写设计计算说明书一份。

完成以上工作后准备机械设计部分的答辩。

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。

课程设计说明书课题名称：机械原理课程设计《机械原理课程设计》评阅书题目牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析学生姓名指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日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不同设计方案的比较。

全班同学在分为三个小组后每人选择一个相互不同的位置，独立绘制运动简图，进行速度、加速度以及机构受力分析，绘制相关运动曲线图，最后将上述各项内容绘制在一张0号图纸上，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。

目录青岛理工大学琴岛学院.......................... 错误！未定义书签。

课程设计说明书 (I)摘要 (III)1设计任务 (1)2导杆机构的基本尺寸确定 (2)3 导杆机构的运动分析 (3)3.1 速度分析: (3)3.2 加速度分析 (4)4导杆机构的动态静力分析 (6)4.1 运动副反作用力分析 (6)4.2 曲柄平衡力矩分析 (6)总结 (8)参考文献 (9)1设计任务（1）小组成员按设计任务书要求想三个方案、小组讨论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。

列表，并绘制相应的机构运动线图如位移与原动件角曲线；速度与原动转角曲线;（5）对机械运动的受力分析;（6）要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸。

2导杆机构的基本尺寸确定见表1-1设计内容导杆机构的运动分析符号n2 l0204 l02A l04B l BC K 单位r/min mm方案Ⅲ55 410 99.2 640 0.25 l04B 1.37 设计内容导杆机构的运动分析符号G4 G6 F J S4单位N kg·m2方案Ⅲ274 686 4000 1.1表1-1小组分布图3 导杆机构的运动分析3.1 速度分析:由于构件2和构件3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，大小等于ω2 lO2A, 方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

机械原理牛头刨床课程设计----运动分析第一篇：机械原理牛头刨床课程设计----运动分析3的角位移l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));fori=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end >> plot(x*180/pi,y*180/pi) E的位移 l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));for i=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end l=466.507;l3=500;l4=97.929;a=pi-asin((l-l3*sin(y))./l4);b=l3*cos(y)+l4*cos(a);plot(x*180/pi,b) 4的角位移l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));for i=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end l=466.507;l3=500;l4=97.929;a=pi-asin((l-l3*sin(y))./l4);>> plot(x*180/pi,a*180/pi)3的角速度l1=120;l6=240;x1=-pi/6:2*pi/36:11/6*pi;y1=l1*2*pi*(l1+l6*sin(x1))./(l6*l6+l1*l1+2*l6 *l1*sin(x1));plot(x1*180/pi,y)4的角速度l1=120;l6=240;>> x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;>> y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));>> for i=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end >> l=466.507;l3=500;l4=97.929;>> a=pi-asin((l-l3*sin(y))./l4);>>y1=l1*2*pi*(l1+l6*sin(x))./(l6*l6+l1*l1+2*l6*l1*sin(x));>>y4=(y1.*l3.*cos(y))./(l4.*cos(a));>> plot(x*180/pi,y4)E的速度l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));fori=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end l=466.507;l3=500;l4=97.929;a=pi-asin((l-l3*sin(y))./l4);y1=l1*2*pi*(l1+l6*sin(x))./(l6*l6+l1*l1+2*l6*l1*sin(x ));>> v=-(y1.*l3.*sin(y+a))./cos(a);>> plot(x*180/pi,v)3的角加速度l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y3=(l6.*l6-l1.*l1).*l6.*l1.*2.*2.*pi.*pi.*cos(x)./((l6.*l6+l1.*l1+2.*l6.*l1.*sin(x)).* (l6.*l6+l1.*l1+2.*l6.*l1.*sin(x)));>>plot(x*180/pi,y3)4的角加速度>> l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));fori=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end l=466.507;l3=500;l4=97.929;a=pi-asin((l-l3*sin(y))./l4);y1=l1*2*pi*(l1+l6*sin(x))./(l6*l6+l1*l1+2*l6*l1*sin(x ));y4=-(y1.*l3.*cos(y))./(l4.*cos(a));>> y3=(l6.*l6-l1.*l1).*l6.*l1.*2.*2.*pi.*pi.*cos(x)./((l6.*l6+l1.*l1+2.*l6.*l1.*sin(x)).* (l6.*l6+l1.*l1+2.*l6.*l1.*sin(x)));a4=((y3.*l3.*cos(y)-y1.*y1.*l3.*sin(y)).*l4.*cos(a)+y1.*l3.*l4.*cos(y).*sin(a).*y4)./((l4.*c os(a)).*(l4.*cos(a)));>> plot(x*180/pi,a4)E的加速度l1=120;l6=240;x=-pi/6:2*pi/36:11*pi/6;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));fori=14:1:31 y(i)=pi+y(i);end l=466.507;l3=500;l4=97.929;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);y1=l1*2*pi*(l1+l6*sin(x))./(l6*l6+l1*l1+2*l6*l1*sin(x ));y4=-(y1.*l3.*cos(y))./(l4.*cos(a));y3=(l6.*l6-l1.*l1).*l6.*l1.*2.*2.*pi.*pi.*cos(x)./((l6.*l6+l1.*l1+2.*l6.*l1.*sin(x)).* (l6.*l6+l1.*l1+2.*l6.*l1.*sin(x)));>> e=-((y3.*l3.*sin(y-a)+y1.*l3.*cos(y+a).*(y1+y4)).*cos(a)+y1.*l3.*sin(y+a).*sin(a).*y4). /(cos(a).*cos(a));>> plot(x*180/pi,e)第二篇：机械原理课程设计牛头刨床机械原理课程设计——牛头刨床设计说明书（3）待续2.6．滑块6的位移，速度，加速度随转角变化曲线§其位移，速度，加速度随转角变化曲线如图所示：三．设计方案和分析§3.1方案一3.1.1方案一的设计图3.1.2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。

机械原理课程设计实习报告一、设计任务二、牛头刨床简介及工作原理三、原始参数四、导杆机构的运动综合五、用解析法作导杆机构的运动分析六、导杆机构的动态静力分析七、Matlab编程并绘图八、行星轮系设计九、变位齿轮设计十、课程设计总结十一、参考文献十二、粉末成型压机方案设想一、设计任务1牛头刨床刀杆机构的运动综合、运动分析和动态静力分析； 2对牛头刨床传动装置中行星轮机构、齿轮机构进行综合。

二、牛头刨床简介及工作原理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。

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，电动机经行星轮系和齿轮Z 4、 Z 5减速带动曲柄2转动。

刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头和刨刀作往复运动。

刨头向左时，刨刀进行切削，这个行程称工作行程，刨头受到较大的切削力。

刨头右行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产力。

图1牛头刨床外形图三、原始参数H ：刨头行程 ； K ：行程速比系数； Fc 切削阻力 ； m 4 m 5 m 6分别为导杆、连杆及刨头的质量；J 4、J 5分别分别为导杆4及导杆5绕各自质心的转动惯量；m 1、m H 分别为行星减速器中心轮及齿轮4、5的模数；Z 4，Z 5为齿轮4及5的齿数；n 1：电机转速；n 2：曲柄2及齿轮5的转速；k ：行星轮个数。

kg m 2四、导杆机构的运动综合设L O3B =L 3 L BF =L 4 L O3D =L '6 L O2A =L 1 L O3O2=L 6 L O3A =S 3 L DE =S E 1、导杆的摆角ψ K=1.8180k 51.43180-︒+ψ=⇒ψ=︒︒ψ2、导杆的长度L 33H/2H 600mm L 691.4mm sin /2=⇒==ψ3、连杆的长度L 443L 0.3L 207.4mm =⨯=4、刨头导路中心线xx 至O3点的垂直距离L '6O3E 3L L cos 2622.9mm =⨯ψ=根据已知xx 被认为通过圆弧BB ’的绕度ME 的中点D 知O E'33O3M DM 63L L L L L L 657.2mm 2-=-=-=5、曲柄的长度L 1616L 370mm L L sin /2160.5mm =⇒=⨯ψ=6、切削越程长度0.05H ，如图所示则切削越程长度为0.05H=0.05×600=30mm7、机构运动简图8、计算机构的自由度 F=3×5－2×7=1五、用解析法作导杆机构的运动分析如图所示，先建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角。

机械原理课程设计说明书设计题目：六杆机构运动分析学院：工程机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：25041004设计者：25041004指导老师：张老师日期：2013年01月07日目录1.课程设计题目以及要求————————————————————32.运用辅助软件对结构进行结构分析———————————————43.数据收集以及作图———————————————————————114.总结————————————————————————————17六杆机构运动分析1、分析题目对如图5所示的六杆机构进行运动与动力分析，各构件长度、滑块5的质量G 、构件1转速n1、不均匀系数δ的已知数据如表5所示。

2、分析内容（1）对机构进行结构分析：（2）绘制滑块D 的运动线图（即位移、速度和加速度线图）：（3）绘制构件3和4的运动线图（即角位移、角速度和角加速度线图）： （4）绘制S4点的运动轨迹。

图5表5方案号L CDmmL ECmmymm L AB mm L CS4 mm n 1r/mi n1 975 360 50 250 400 23.52 975 325 50 225 350 33.53 9003005020030035（一）对机构进行结构分析选取方案三方案号L CDmm L ECmmymmL ABmmL CS4mmn 1r/mi n3 900 300 50 200 300 35对六杆机构进行运动分析：（1）原始数据的输入：（2）基本单元的选取及分析：（3）各点运动参数:（4）长度变化参数（5）各构件角运动参数：（二）滑块D的运动线图（位移-速度-加速度线图）：（三）构件3的运动线图（角位移-角速度-角加速度线图）：（四）构件4的运动线图（角位移-角速度-角加速度线图）：（五）S4点的运动轨迹：（六）数据收集以及作图（1）滑块D 点x 、y 方向的运动参数如表6.1所示表6..1由上表可以得到D 点运动线图如图6.1所示图6.1位置 0123456789101112位 移X 1188.097 1187.376 1058.394 848.5281 680.2758 607.9142 606.0113 651.5314 734.6896 848.5281 980.0058 1105.089 1188.097 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 速 度X 332.4289 -434.0533 7293.698 -1466.08 -831.5157 -222.7902 169.5616 457.6898 699.4701 879.648 933.0263 776.3062 332.4289 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 加 速度X -4255.382 -6281.231 -4679198 2533.081 4920.073 3387.318 2265.425 1834.254 1530.378 911.9092 -264.7796 -2020.469 -4255.382 y 0（2）构件3的运动参数如表6.2所示表6.2位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12角位移φ14.03624 -16.10211 -50.93532 -90 230.9353 196.1021 165.9638 139.1066 114.1333 90 65.86674 40.89339 14.03624角速度ω-3.4496 -3.947138 -4.561904 -4.886933 -4.561904 -3.947138 -3.4496 -3.1416 -2.981412 -2.93216 -2.981412 -3.1416 -3.4496角加速度ɛ-2.789002 -4.130385 -3.972855 -6.092957 3.972855 4.130385 2.789002 1.582846 0.7038764 2.368942 -0.703876 -1.582846 -2.789002由上表得构件3的运动线图如图6.2所示图6.2（3）构件4的运动参数如表6.3所示表6.3位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 φ-4.63715 5.304571 14.99956 19.471122 14.99956 5.304571 -4.63715 -12.60438 -17.70998 -19.47122 -17.70998 -12.60438 -4.63715 角位移ω 1.119198 1.269533 0.992103 1.253846 -0.9921031 -1.269533 -1.119198 -0.8111576 -0.4265414 -1.775216 0.4265414 0.1811158 1.119198 角速度ɛ 1.768468 0.031558 -4.448388 -8.443604 -4.448388 0.031558 1.768468 2.468482 2.88811092 3.039697 2.881092 2.468482 1.768468 角加速度由表6.3参数可得构件4的运动线图如图6.3所示图6.3（4）S4点x、y方向的运动参数如表6.4所示表6.4位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12位移X 590.0608 586.9459 478.8375 282.8427 100.7192 10.48452 7.975251 65.99134 163.1245 282.8427 408.4406 519.5487 590.0608 Y 48.50713 -55.47002 755.287 -200 -155.287 -55.47002 48.50713 130.9307 182.5194 200 182.5194 130.9307 48.50713速度X 278.1398 -363.6323 -1139.637 -1466.08 -985.5764 -293.2113 223.8507 563.8953 777.3222 879.648 855.1742 670.1007 278.1398 Y -669.3207 -758.4576 -574.98 -8.42273 574.98 758.4576 669.3207 474.9653 243.7962 7.905602 -243.7962 -474.9653 -669.3207加速度X -3592.063 -5316.593 -4799.736 844.3604 4920.073 4351.956 2928.744 1896.326 1108.512 303.9697 -686.6455 -1958.397 -3592.063 y -1118.368 70.54837 2730.937 4776.623 2730.937 70.54837 -1118.368 -1531.544 -1679.939 -1719.512 -1679.939 -1531.544 -1118.368（七）总结：六杆机构的运动分析相比课本上的平面四杆机构来说难度大些，而且是用辅助软件进行运动分析，这看起来似乎难度更大。

辽宁科技学院机械原理课程设计设计题目：《牛头刨床的运动分析及静力分析》班级：机电BS051姓名前言在当今这个高新技术的社会中，计算机制图(AUTO-CAD)已经广泛应用到教学领域，然而，在牛头刨床设计这个教学领域中主要以实物、文字、原理为主。

为了使更多的人能够学好并掌握这门学科，在本设计说明中插入了很多图片、文字、原理与CAD制图等，以便于人们的理解和学习。

本说明书是根据高等学校机械制造、机械设计、机电一体化、模具设计与制造、纺织机械的机械工程专业的教材《机械原理课程设计指导书》编写。

全说明共三部分、七章。

第一部分为牛头刨床的基本机构，用最简单明了并且直观的方式阐述了牛头刨床的主要机构及运动情况；第二部分为牛头刨床的工作原理，主要内容包括牛头刨床的工作行程和空回行程；第三部分为设计数据分析，主要内容包括机构的运动分析、机构的动态静力分析等。

在本说明说的编写过程中，力求贯彻少而精、理论联系实际的原则，在较全面地阐述有关牛头刨床基本内容的基础上，力求反映我国机械行业发展的最新情况。

在具体讲述牛头刨床时侧重于基本原理而不过多涉及具体结构，在机构传动的讲述中，既考虑到其内容的独立性和完整性，又考虑到它与机械原理方面的共同点，力求使读者看完本说明书后，能真正掌握牛头刨床的主要结构和设计方法。

本说明书元件的图形符号、回路和系统原理图采用国家最新图形符号绘制。

编者：目录前言 (1)第一章概述 (3)§1-1 牛头刨床课程设计的目的 (3)§1-2 牛头刨床课程设计的任务 (3)§1-3 牛头刨床课程设计的内容 (3)第二章牛头刨床的机构简介 (5)§2-1 牛头刨床的主要结构 (5)§2-2 牛头刨床的运动情况 (5)第三章牛头刨床的工作原理 (6)§3-1 牛头刨床的工作原理 (6)第四章牛头刨床的设计数据分析 (7)§4-1 导杆机构的运动分析 (7)§4-2 导杆机构的动态静力分析 (11)鸣谢 (14)参考文献 (15)第一章概述§1-1 牛头刨床课程设计的目的牛头刨床课程设计是我们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，是机械原理课程的一个教学环节。

XXXX大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：牛头刨床六杆机构的设计指导教师：职称:讲师: 职称:20**年12月5日概述一、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 (2)一、机构机械原理课程设计的目的： (2)二、机械原理课程设计的任务： (2)三、械原理课程设计的方法： (2)第一章机构简介： (4)第二章设计数据： (5)第三章设计内容： (5)第一节导杆机构的运动分析 (5)第二节凸轮机构的设计 (11)第三节齿轮机构的设计： (17)第四章设计总结 (19)第五章参考资料： (20)[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。

机械原理课程设计编写说明书设计题目：牛头刨床机构的设计及运动分析（01）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……………………………………………………一、设计任务及要求已知：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所作圆弧的平分线上，数据见下表：设计内容导杆机构的运动分析单位r/min mm符号n2l o2o4l o2A l o4B l BC l o4s4数据60 380 110 540 135 270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4的角位移Ψ，角速度Ψ’，角加速度Ψ”。

二、 数学模型ABCXa b d Z 2Z 1Z 3βαY β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+isinθ3)=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 acosaasinad +(5)b=2adsina d2a 2++ (6)将（2）对时间求一阶导数得ω2=β’=b aω1cos(α-β)(7) υc =b ’=-a ω1sin(α-β)(8)将（2）对时间求二阶导数得(9) ε3=β”=b1[a ε1cos(α-β)- a ω21sin(α-β)-2υcω2]a c =b ”=-a ε1sin(α-β)-a ω21cos(α-β)+b ω22(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ε3=0。

牛头刨床机构运动分析课程设计篇一：牛头刨床课程设计说明书机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床设计学校：井冈山大学院（系）：班级： ****** 姓名： **** 学号：指导教师： ******时间：2021.6.9―2021.6.20目录一：概述・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21.1机械原理课程设计的目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3 1.2机械原理课程设计的任务・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3 1.3机械原理课程设计的方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3二：设计项目・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4 2.1设计题目・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4 2.2方案选择・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4 2.3机构简介・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7 2.4设计数据・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・8三：设计内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・9 3.1导杆机构的设计・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10 3.2凸轮机构的设计・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16 3.3棘轮机构的设计・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21四：设计体会・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24 五：参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・25- 2 -- 3 -- 4 -- 5 -篇二：牛头刨床课程设计邮电与信息工程学院课程设计说明书课题名称：牛头刨床学生学号：专业班级：机械设计制造及其自动化02学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间： 2021.5.9至 2021. 5.24目录第一章绪论1-1：前言......................................................1 1-2：摘要 (2)第二章课题题目及主要技术参数说明2-1：课程题目................................................3 2-2：牛头刨床机构简介....................................3 2-3：主要技术参数说明. (4)第三章设计内容及分析3-1：导杆机构的运动分析……………………………5 3-2：导杆机构的动态静力分析………………………9 3-3：飞轮设计…………………………………………12 3-4: 凸轮机构设计 (13)参考文献......................................................15 设计小结 (16)第一章绪论1-1前言进入21世纪以来，随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。

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。

机械原理课程设计编程说明书设计题目：牛头刨床导杆机构的设计及运动分析（4）目录一、计任务及要求……………………………………………………二、数学模型的建立………………………………………………三、程序框……………………………………………………四、程序中符号说明…………………………………………五、程序清单及运行结果………………………………………六、课程设计总结………………………………………………七、参考文献………………………………………………牛头刨床导杆机构运动分析一、设计任务及要求:已知：牛头刨床的导杆机构的曲柄每分钟转速n2，各构件尺寸及重心位置，且报头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧的平分线上。

数据如下表所示：设计内容导杆机构运动分析单位r/min mm符号n1 LO2O4LO2A LO4B LBE LO4S4数据70 400 95 800 ２５６４００要求：1、用c语言编写计算程序,对机构进行动态分析和动态显示。

2、上机调试程序并打印结果。

3、画出导杆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。

二、 数学模型的建立：ABCXa b d Z 2Z 1Z 3βαY该牛头刨床导杆机构为六杆机构，拆分成两个四杆机构：1）摆动导杆机构；2） 曲柄滑块机构。

求导杆4的角位移，角速度，角加速度，分析摆动导杆机构。

如图所示建立坐标。

三个向量构成封闭图形，所以可得：O Z Z Z =−→−+−→−-−→−342 （1）按复数形式可以写成：上式可以简化为,900)sin (cos )sin (cos )sin (cos 333︒==+++-+θθθϕϕααi d i b i a，求解得）式对时间求二阶导数将（得）对时间求一阶导数，将（联立解得）（）（相等得）式中实部、虚部分别根据（）（。

2)8)(sin()7)(cos(.2)6(sin 2)5(cos sin )4(),3(40sin sin 30cos cos 220)sin (cos )sin (cos )sin (cos 2242233ϕαωϕαωωαααϕϕαϕαθθϕϕααϕ--=-=++=+==+-=-=+++-+=a b v ad d a b a a d arctgd b a b a i d i b i a A ba)9](2)sin()cos([142224ωϕαωϕαξϕξA v a a b----==。

牛头刨床机构运动分析一、设计小组人员构成二、设计任务1、机构结构分析2、机构运动分析建立数学模型，解析法进行运动分析；程序编写；上机调试程序；位移、速度和加速度运动曲线图与分析；三、设计参数四、设计分工李逊 8 其他五、 设计内容如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量与方位角。

利用两个封闭图形ABCA 与CDEGC ，由此可得:l 6⃑⃑ +l 3⃑⃑ =s 3⃑⃑⃑ , l 3⃑⃑ +l 4⃑⃑⃑ =l 6′⃑⃑ +S E ⃑⃑⃑⃑投影方程式为:s 3 cos θ3=l 1 cos θ1 s 3sin θ3=l 6+l 1sin θ1 l 3cos θ3+l 4cos θ4−s E =0l 3sin θ3+l 4sin θ4=l 6′有以上各式即可求得s 3 、θ3 、θ4 四个运动那个变量，二滑块2的方位角θ2=θ3。

然后，分别将上式对时间去一次、二次导数，并写成矩阵形式，即得以下速度和加速度方程式： [cos θ3−s 3sin θ3sin θ3s 3cos θ30 00 00 −l 3sin θ30l 3cos θ3−l 4sin θ4−1l 4cos θ40][s 3ω3ω4v E ]=ω1[−l 1sin θ1l 1cos θ100][cos θ3−s 3sin θ3sin θ3s 3cos θ30 00 00 −l 3sin θ30l 3cos θ3−l 4sin θ4−1l 4cos θ40] [s 3α3α4αE ] =- [−ω3sin θ3 −s 3sin θ3−s 3ω3sin θ3ω3cos θ3 s 3cos θ3−s 3ω3sin θ30 00 00 −l 3ω3cos θ30 −l 3ω3sin θ3−l 4ω4cos θ4 0−l 4ω4sin θ4 0] [s 3ω3ω4v E ]+ ω1[−l 1ω1cos θ1−l 1ω1sin θ100]而ω2=ω3 、α2=α3 。

机械设计课程设计六杆机构一、课程目标知识目标：1. 掌握六杆机构的基本概念、类型及特点；2. 了解六杆机构在机械设计中的应用及作用；3. 掌握六杆机构的运动分析及动力分析的基本方法；4. 掌握六杆机构的设计原则和步骤。

技能目标：1. 能够分析六杆机构的运动规律，并进行简单机构的运动仿真；2. 能够运用所学知识解决实际机械设计中六杆机构的相关问题；3. 能够根据设计要求，完成六杆机构的初步设计及优化；4. 能够熟练运用相关软件（如CAD等）进行六杆机构的绘图及分析。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识和实践能力；2. 培养学生严谨的科学态度，注重团队协作，提高沟通表达能力；3. 增强学生对我国机械工程领域的自豪感，树立为国家发展贡献力量的意识。

课程性质：本课程为机械设计课程的一部分，旨在帮助学生深入理解六杆机构在机械设计中的应用，提高学生的实际操作能力。

学生特点：学生已具备一定的机械基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合实际案例，注重理论与实践相结合，培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程打下坚实基础。

二、教学内容1. 六杆机构基本概念：六杆机构的定义、类型、特点及应用；教材章节：第二章第二节。

2. 六杆机构运动分析：- 运动副的分析与计算；- 速度与加速度的分析；- 运动仿真；教材章节：第三章。

3. 六杆机构动力分析：- 力的分析与计算；- 动力矩的计算；- 动力平衡；教材章节：第四章。

4. 六杆机构设计原则及步骤：- 设计原则；- 设计步骤；- 设计实例分析；教材章节：第五章。

5. 六杆机构初步设计及优化：- 设计要求；- 结构设计；- 参数优化；教材章节：第六章。

6. 六杆机构绘图及分析：- 使用CAD软件进行绘图；- 分析六杆机构性能；- 教材章节：第七章。

教学内容安排与进度：共6学时，分配如下：1. 六杆机构基本概念（1学时）；2. 六杆机构运动分析（2学时）；3. 六杆机构动力分析（1学时）；4. 六杆机构设计原则及步骤（1学时）；5. 六杆机构初步设计及优化（1学时）；6. 六杆机构绘图及分析（实践课，2学时）。

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AbstractIn 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GUI4.1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。

青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书青岛理工大学教务处27日2013 年12 月机械原理课程设计》评阅书摘要选取方案三，利用图解法对1 点和6电状态时牛头刨床导杆机构进行运动分析、动态静力分析，并汇总本方案所得各位置点的速度、加速度、机构受力数据绘制曲线图。

进行方案比较，确定最佳方案。

将一个班级分为3 组，每组11 人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作：课程设计内容：牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析；（1）绘制机构运动简图（两个位置）；（2）速度分析、加速度分析；（3）机构受力分析（求平衡力矩）；（4）绘制运动线图。

（上述三项作在一张A1 号图纸上）目录摘要.........................1 设计任务 02 导杆机构的基本尺寸确定 (2)3 导杆机构的运动分析 (4)3.1 速度分析 (4)3.2 加速度分析 (5)4 导杆机构的动态静力分析 (8)4.1 运动副反作用力分析 (8)4.2 曲柄平衡力矩分析 (10)总结 (11)致谢 (12)参考文献 (13)1 设计任务一、课程设计的性质、目的和任务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教学环节。

其意义和目的在于：以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程设计的各章理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和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，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个较完整的概念，具备计算、制图和使用技术资料的能力。

二、课程设计教学的内容和要求将一个班级进行分组，每组10 人左右，一组选择一个备选方案进行如下分析工作：课程设计内容：牛头刨床导杆机构的运动分析、动态静力分析；（1）绘制机构运动简图；（2）速度分析、加速度分析；（1 张1 号图纸）（3）机构动态静力分析；（4）绘制运动线图。

（1 张1 号图纸）要求：独立完成以下文件：1 号图纸两张（运动分析、动态静力分析，运动线图）；（1）符合一般制图要求；（2）图面清洁，线条均匀；设计说明书一份。

牛头刨床六杆机构及创新机构说明书作品名称：牛头刨床六杆机构及创新机构指导老师：完成时间：2013.7.5小组成员：牛头刨床六杆机构及创新机构说明书机构工程应用背景构件间只用低副连接的机构是连杆机构。

而六杆机构是连杆机构的一种类型，所以其具有连杆机构的普遍优缺点。

六杆机构中低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。

因此，六杆机构在各种机械和仪器中获得广泛应用。

而六杆机构的缺点是：低副中存在间隙，数目较多的低副会引起运动误差，而且它的设计比较复杂，不易精确地复杂的运动。

近年来，随着六杆机构设计方法的发展，电子计算机的普及应用以及有关设计软件的开发，六杆机构的设计速度和设计精度有了较大的提高，而且在满足运动学要求的同时，还可考虑到动力学特性。

尤其是微电子技术及自动控制技术的引入，多自由度六杆机构的采用，使六杆机构的结构和设计大为简化，使用范围更为广泛。

1）牛头刨床机构一、分析建模过程图示六杆机构，已知l1=0.12m, l3=l4=0.6m, l6=0.38m；曲柄1逆时针方向等速转动，转速n1=172r/min，构件质量m3=20kg, m4=15kg, m5=62kg，构件1,2的质量忽略不计，质心位置lCS3=0.3m, lCS4=0.3m, 质心S5在点E，构件3，4绕质心的转动惯量JS3＝0.11kg·m2，JS4＝0.18kg·m2，该机构在工作行程时滑块5受与行程相反的阻力Fx=110N。

1 设置合适的网格尺寸和网格间距Size:X=750mm,Y=1000mmSpacing:X=10mm,Y=10mm2 选择合适的视图位置3 创建曲柄1 在ADAMS/View零件库中选择link图标Links: new part Length=120mm Width=20mm Depth=20mm4创建摇杆3 在ADAMS/View零件库中选择link图标Links: new part Length=600mm Width=20mm Depth=20mm5创建连杆4 在ADAMS/View零件库中选择link图标Link: new part Length=600mm Width=20mm Depth=20mm6创建滑块2 在ADAMS/View零件库中选择link图标Box: new part Length=60mm Width=30mm Depth=40mm7创建滑块5 在ADAMS/View零件库中选择link图标Box: new part Length=60mm Width=40mm Depth=30mm8 创建机架6 在ADAMS/View零件库中选择box图标Box: on ground Length=?Mm Width=?Mm Depth=?mm9曲柄1(Part_3)质量、转动惯量修改在Part_2上右击鼠标 Mass＝1.0E-11＝0kg10滑块2(part_6) 质量、转动惯量修改在Part_6(Link)上右击鼠标 Mass＝1.0E-11＝0kg11摇杆3(part_4) 质量、转动惯量修改在Part_4(Link)上右击鼠标 Mass＝20kg12连杆3(part_5) 质量、转动惯量修改在Part_5(Link)上右击鼠标 Mass＝15kg13滑块5(part_7) 质量修改在Part_7(Box)上右击鼠标 Mass＝62kg14为建立移动副在滑块5创建Marker在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标，左击滑块PART_7，再点击点PART_7.cm，得到Marker_16。

牛头刨床的连杆机构运动分析0 前言机构运动分析的任务是关于结构型式及尺寸参数已定的具体机构，按主动件的位置、速度和加速度来确信从动件或从动件上指定点的位置、速度和加速度。

许多机械的运动学特性和运动参数直接关系到机械工艺动作的质量，运动参数又是机械动力学分析的依据，因此机构的运动分析是机械设计进程中必不可少的重要环节。

以运算机为手腕的解析方式，由于解算速度快，精准度高，程序有必然的通用性，已成为机构运动分析的要紧方式。

连杆机构作为在机械制造专门是在加工机械制造中要紧用作传动的机构型式，同其他型式机构专门是凸轮机构相较具有很多优势。

连杆机构采纳低副连接，结构简单，易于加工、安装并能保证精度要求。

连杆机构能够将主动件的运动通过连杆传递到与执行机构或辅助机构直接或间接相连的从动件，实现间歇运动，知足给定的运动要求，完成机械的工艺操作。

牛头刨床是一种利用工作台的横向运动和纵向往复运动来去除材料的一种切削加工机床。

工作台的纵向往复运动是机床的主运动，实现工件的切削。

工作台的横向运动即是进给运动，实现对切削精度的操纵。

本文中只分析纵向运动的运动特性。

牛头刨床有很多机构组成，其中实现刨头切削运动的六连杆机构是一个关键机构。

刨床工作时，通过六杆机构驱动刨刀作往复移动。

刨刀右行时，当刨刀处于工作行程时;要求刨刀的速度较低且平稳，以减小原动机的容量和提高切削质量。

当刨刀处于返回行程时，刨刀不工作，称为空行程，现在要求刨刀的速度较高以提高生产率。

由此可见，牛头刨床的纵向运动特性对机床的性能有决定性的阻碍。

1 牛头刨床的六连杆机构牛头刨床有很多机构组成，其中实现刨头切削运动的六杆机构是一个关键机构。

图1所示的为一牛头刨床的六连杆机构。

杆1为原动件，刨刀装在C点上。

假设已知各构件的尺寸如表1所示，原动件1以等角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转，要求分析各从动件的角位移、角速度和角加速度和刨刀C点的位移、速度和加速度的转变情形。