机械原理大作业-牛头刨床运动分析(附图)

机械原理大作业——牛头刨床大作业，一，平面连杆机构的运动分析题号: 6班级 : 姓名 : 学号 : 同组者 :成绩 :完成时间 :目录题目、原始数据及要求 ..................................................................... .......................1 一平面连杆机构运动分析方程 ..................................................................... . (1)1.1速度计算公式 ..................................................................... .. (2)1.2加速度计算公式 ..................................................................... ..............2 二程序 ..................................................................... (3)2.1计算程序框图 ..................................................................... (3)2.2计算源程序 ..................................................................... .........................4 三 3.1 (一组数据 Lab =200mm)计算结果 (9)3.2运动线图 ..................................................................... . (10)3.3 体会 ..................................................................... .................................... 12 四 4.1(第二组数据 Lab =150mm)计算结果 . (12)4.2 运动线图 ..................................................................... .. (13)4.3 体会 ..................................................................... .................................... 15 五 5.1(第三组数据 Lab =220mm)计算结果 . (16)5.2 运动线图 ..................................................................... (17)5.3 体会 ..................................................................... ...................................... 21 六参考资料 ..................................................................... (21)题目、原始数据及要求:图所示为一牛头刨床(?级机构)。

一、牛头刨床机构的运动分析下图为一牛头刨床（Ⅲ级机构）。

假设已知各构件的尺寸如表2所示，原动件1以等角速度w1=1rad/s沿着逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速度和角加速度以及刨头C点的位移、速度和加速度的变化情况。

二、牛头刨床机构的运动分析方程 1）位置分析建立封闭矢量多边形建立一直角坐标系，并标出各杆矢量及其方位角，其中共有4个未知量3θ（θ2=3θ）、4θ、3S 、5S 。

利用两个封闭图形ABDEFA 和EDCGE ，建立两个封闭矢量方程，由此可得：3125DE AB DE CD l s h h l l l h s →→→→→→→→→⎧+=++⎪⎨⎪+=+⎩(1)把（1）写成投影方程得：433214331143543cos *cos *cos *sin *sin *sin *cos *cos 0*sin *sin DE AB DE AB DE CD DE CD l s h l l s h l l l s l l h θθθθθθθθθθ*+=+⎫⎪+=+⎪⎬+-=⎪⎪+=⎭(2) 由以上各式用型转化法可求得4335s s θθ、、、，滑块2的方位角23θθ=2111*cos *sin b AB b AB x h l y h l θθ=+⎧⎨=+⎩ 44*cos *sin d DE d DE x l y l θθ=⎧⎨=⎩3s =3)*sin *()/*cos *(/c d CD d CD b d c d CD d CD b d s x x l x l x x s y y l y l y y s αα=+=+-⎧⎪⎨=+=+-⎪⎩ 3tan c dc dy y x x θ-=- 5c s x =()ae AE =44()tan *cos d c DE y h y l θθ+-=高斯消去法求解 2）速度分析对（2）求一次导数得：44333331144333331144334433*sin *s '*cos *sin **sin **cos *'*sin *cos **cos **sin **sin *0*cos **cos *0DE AB DE AB DE CD c DE CD l s l l s s l l l v l l θωθθωθωθωθθωθωθωθωθωθω-+-=-⎫⎪++=⎪⎬---=⎪⎪+=⎭(3)矩阵式：3334313334313443cos *sin *sin 0'*sin sin *cos *cos 0*cos 0*sin *sin 100*cos *cos 00DE AB DE AB CD DE CD DE c s l s l s l l l l l l v θθθθθθθθθθωθθ---⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥ω⎢⎥⎢⎥⎢⎥=ω1⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (4)采用高斯消去法可求解（4）可解得角速度ω2,ω3; 3）加速度分析把(4)对时间求导数得：333433334334434cos *sin *sin 0''sin *cos *cos 00*sin *sin 10*cos *cos 0DE DE CD DE CD DE c s l s s l l l l l a θθθθθθθθαθθ--⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥α⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦33333444433333343443334443344*sin '*sin **cos **cos 0'*cos '*cos **sin **sin 00**cos **cos 00**sin **sin 0DE DE CD DE CD DE c s s l s s s l l l l l v ωθθωθωθωθθωθωθωθωθωωθωθ----⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥--ω⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦1111**cos **sin 00AB AB l l ωθωθ-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥+ω1⎢⎥⎢⎥⎣⎦(5)采用高斯消去法可求解（5）可解得角加速度α2,α3,α5,α6三、程序流程图四、计算源程序#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>/* 定义变量*/const double PI = 3.14159265358979;const int N = 4;const double EPSILON = 0.0001;const int T = 1000;/* 代入已知量*/double Lab=160,Lcd=1020,Lde=250,h=900,h1=460,h2=120,Omega1=1;/* 声明子函数*/void AngleDisplacement(double[12],double);/* 角位移函数*/void AngleVelocity(double[N][N],double[N],double[12],double);/* 角速度函数*/void AngleAcceleration(double[N][N],double[N][N],double[N],double [12]);/* 角加速度函数*/void GaussE(double [N][N],double [N],double [N]);/* 高斯消去法函数*/void ModulusMatrixA(double [12],double [N][N]);/* 矩阵A函数*/void ModulusMatrixB(double [12],double ,double [N]);/* 矩阵B函数*/void MatrixDA(double [12],double [N][N]);/* 矩阵DA函数*/void MatrixDB(double [12],double ,double [N]);/* 矩阵DB函数*//* 主函数*/void main(){int i,j;FILE *fp;double data[36][12];double value[12],a[N][N],da[N][N],b[N],db[N],Phi1;char flag;/* 打开文件*/if((fp = fopen("Data","w")) == NULL){printf("文件打开错误！\n");exit(0);}fprintf(fp,"Lab =%lf \n",Lab);fprintf(fp,"s3\tPhi3\tPhi4\ts5\t");fprintf(fp,"s3'\tOmega3\tOmega4\ts5'\t");fprintf(fp,"s3''\tEpsilon3\tEpsilon4\ts5''");printf("\n\n 牛头刨床机构运动分析程序\n\n\n");printf("\n");printf(" 是否开始计算(Y/N):");scanf("%c",&flag);if(flag =='Y'){/*计算并写入文件*/value[0] = 480;value[1] = 65 * PI / 180;value[2] = 10 * PI / 180;value[3] = 500;for(i = 0;i < 36; i++){Phi1 = i * PI / 18;AngleDisplacement(value,Phi1);ModulusMatrixB(value,Phi1,b);ModulusMatrixA(value,a);AngleVelocity(a,b,value,Phi1);MatrixDA(value,da);MatrixDB(value,Phi1,db);AngleAcceleration(a,da,db,value);for(j = 1;j < 3; j++)value[j] = value[j] * 180 / PI;for(j = 0;j < 12; j++)data[i][j] = value[j];fprintf(fp,"\n");for(j = 0;j < 12; j++)fprintf(fp,"%12.3f\t",data[i][j]);}fclose(fp);/* 输出数据*/printf("\n\n\n计算结果如下：\n");for(i = 0;i < 36; i++){Phi1=i * PI / 18;printf("\n输出Phi1=%d时的求解\n",i*10);printf(" S3 Phi3 Phi5 S5\n");for(j = 0;j < 4; j++)printf("%lf\t",data[i][j]);printf("\n");printf(" S3' Omega3 Omega5S5'\n");for(j = 4;j < 8; j++)printf("%lf\t",data[i][j]);printf("\n");printf(" S3'' Epsilon3 Epsilon5 S5''\n");for(j = 8;j < 12; j++)printf("%lf\t",data[i][j]);printf("\n");}printf("\n程序运行结束，计算结果已写入Date文件中，请打开查看。

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对于结构型式及尺寸参数已定的具体机构，按主动件的位置、速度和加速度来确定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，所以机构的运动分析是机械设计过程中必不可少的重要环节。

以计算机为手段的解析方法，由于解算速度快，精确度高，程序有一定的通用性，已成为机构运动分析的主要方法。

连杆机构作为在机械制造特别是在加工机械制造中主要用作传动的机构型式，同其他型式机构特别是凸轮机构相比具有很多优点。

连杆机构采用低副连接，结构简单，易于加工、安装并能保证精度要求。

连杆机构可以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，满足给定的运动要求，完成机器的工艺操作。

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，实现对切削精度的控制。

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，此时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影响。

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、角速度和角加速度以及刨刀C点的位移、速度和加速度的变化情况。

α l 1 l 0 H H 一、牛头刨床机构简图，已知条件（图a,b ）所示为两种牛头刨床主机构的运动简图，已知，l1=0.1m,l0=0.4m,l3=0.75m,l4=0.15m,ly=0.738m,l′3=0.375m,a=0.05m,b=0.15,c=0.4m,d=0.1m 。

只计构件3、5的质量，其余略去不计，m3=30kg,Js3=0.7kg·m2,m5=95kg 。

工艺阻力Q 如图所示，Q=9000N 。

主轴1的转速为60r/min(顺时针方向)，许用运转不均匀系数[δ]=0.03。

二、滑枕初始位置及行程H 的确定方法对于a,构件1和3在左侧垂直的位置为初始位置，此时 α=л+arcsin(l1/l0)行程H 等于B 点划过的弧所对应的弦长即H=2l1l3/l0三．拆分杆组四. 所调用的杆组子程序中虚参与实参对照表,源程序及运行结果4.1 a的运动分析。

源程序#include "graphics.h"/*图形库*/#include "subk.c"/*运动分析子程序*/#include "draw.c"/*绘图子程序*/main(){static double p[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;/*定义位置速度加速度数组和角度间隔*/ static double t[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];/*定义角度角速度角加速度数组和位置速度加速度方向*/static int ic;double r13,r24,r45,r27,r58;double r2,vr2,ar2;int i;double pi,dr;FILE*fp;char *m[]={"p","vp","ap"};/*定义指针*/r13=0.1;r24=0.75;r45=0.15;r27=0.375;r58=0.15;/*给长度付值*/del=15;/*给角度间隔付值*/t[6]=0.0;w[6]=0.0;e[6]=0.0;/*确定初始点*/pi=4.0*atan(1.0); /*求л*/dr=pi/180.0; /*求弧度*/w[1]=-2*pi;e[1]=0.0;p[1][1]=0.0;p[1][2]=0.0;p[2][1]=0.0;p[2][2]=-0.4;p[6][1]=0.0;p[6][2]=0.338; /*赋定铰链值*/printf(" \n The Kinematic Parameters of Point 6\n");printf("No THETA1 S6 V6 A6\n");printf(" deg m m/s m/s/s\n");/*在屏幕上写表头*/if((fp=fopen("zouye's k result","w"))==NULL){printf(" Can't open this file.\n");exit(0);}/*建立并打开文件zouye's k result*/ fprintf(fp," \n The Kinematic Parameters of Point 6\n");fprintf(fp,"No THETA1 S6 V6 A6\n"); fprintf(fp," deg m m/s m/s/s");/*在文件zouye's k result中写表头*/ ic=(int)(360.0/del);for(i=0;i<=ic;i++) /*建立循环，调用运动分析子程序*/ { t[1]=(i)*del*dr-asin(0.25);bark(1,3,0,1,r13,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap);rprk(1,2,3,3,2,0.0,&r2, &vr2, &ar2, t,w,e,p,vp,ap);bark(2,4,0,3,r24,0.0, 0.0,t,w,e,p,vp,ap);rrpk(0,4,6,5,4,5,6,r45 ,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);/*r2,vr2,ar2在子程序中已定义为指针变量，所以其前面要加&符号*/ printf("\n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]);/*把运算结果写屏幕上*/fprintf(fp,"\n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[5][1],vp[5][1],ap[5][1]);/*把运算结果写在文件中*/pdraw[i]=p[5][1];vpdraw[i]=vp[5][1];apdraw[i]=ap[5][1];/*将运算结果传给pdraw[i] 、vpdraw[i] 、apdraw[i]以备绘图使用*/ if((i%16)==0){getch();} /*屏幕满16行停顿*/}fclose(fp); /*关闭文件zouye's k result*/getch();draw1(del,pdraw,vpdraw,apdraw,ic); /*调用绘图程序*/}运行结果The Kinematic Parameters of Point 6No. THETA1 S6 V6 A6deg m m/s m/s/s1 -14.478 0.038 0.000 -7.5532 0.522 0.032 0.282 -6.0023 15.522 0.015 0.502 -4.5794 30.522 -0.009 0.667 -3.3965 45.522 -0.040 0.788 -2.4336 60.522 -0.074 0.872 -1.6147 75.522 -0.112 0.923 -0.8498 90.522 -0.151 0.943 -0.0679 105.522 -0.190 0.928 0.77610 120.522 -0.228 0.877 1.68911 135.522 -0.263 0.787 2.66212 150.522 -0.293 0.654 3.68413 165.522 -0.316 0.479 4.76714 180.522 -0.332 0.256 5.96715 195.522 -0.337 -0.021 7.35416 210.522 -0.329 -0.359 8.84517 225.522 -0.306 -0.752 9.85018 240.522 -0.266 -1.155 9.06619 255.522 -0.211 -1.466 5.34720 270.522 -0.147 -1.570 -0.47421 285.522 -0.084 -1.434 -5.76222 300.522 -0.030 -1.123 -8.77723 315.522 0.009 -0.734 -9.57724 330.522 0.031 -0.345 -8.92425 345.522 0.038 -0.000 -7.5534.2 a的动态静力学分析源程序#include"graphics.h" /*图形库*/#include"subk.c" /*运动分析子程序*/#include"subf.c" /*动态静力分析子程序*/#include"draw.c" /*绘图子程序*/main(){static double p[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;static double t[10],w[10],e[10],tbdraw[370],tb1draw[370];static double fr[20][2],fe[20][2],fk[20][2],pk[20][2];static int ic;double sita1[370],fr1draw[370],sita2[370],fr2draw[370],sita3[370],fr3draw[370];double r13,r24,r29,r45,r49,r57,r58,r411;double r2,vr2,ar2,tb,we4;int i;double pi,dr,gam7,gam8,fr1,bt1,fr2,bt2,fr3,bt3,we1,we2,we3,we5,tb1;FILE *fp;sm[1]=0.0;sm[2]=0.0;sm[3]=30.0;sm[4]=0.0;sm[5]=95.0;sj[1]=0.0;sj[2]=0.0;sj[3]=0.7;sj[4]=0.0;sj[5]=0.0;r13=0.1;r24=0.75;r45=0.15;r29=0.375,r57=0.158;r58=0.412,r49=r45/2;gam7=0.24;gam8=-0.32;w[1]=-6.3;e[1]=0.0;del=15.0;t[5]=0.0; /*赋值*/pi=4.0*atan(1.0); /*求л*/dr=pi/180.0; /*求弧度*/t[5]=t[5]*dr; /*变角度为弧度*/p[2][1]=0.00;p[2][2]=-0.40;p[8][1]=0.0;p[8][2]=0.338; /*赋定铰链值*/printf("\n The Kineto-static Analysis of a Six-bar Linkase\n");printf("NO THETA1 FR1 BT1 FR2 BT2 TB TB1\n");printf(" (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.M) (N.M)\n");/*在屏幕上写表头*/if((fp=fopen("zouye's f result","w"))==NULL){printf("Can't open this file.\n");exit(0);} /*建立并打开文件zouye's f result*/ fprintf(fp,"\n The Kineto-static Analysis of a Six-bar Linkase\n");fprintf(fp,"NO THETA1 FR1 BT1 FR2 BT2 TB TB1\n");fprintf(fp," (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.M) (N.M)\n");/*在文件中写表头*/ic=(int)(360.0/del);for(i=0;i<=ic;i++) /*建立循环，调用运动分析子程序*/{t[1]=(double)(i)*del*dr+3.4;bark(1,3,0,1,r13,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap);rprk(1,2,3,3,2,0.0,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);bark(3,0,3,3,0.0,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(2,0,4,2,0.0,r24,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(2,0,9,2,0.0,r29,0.0,t,w,e,p,vp,ap);rrpk(1,4,6,5,4,5,6,r45,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);bark(4,0,11,4,0.0,r411,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(5,0,7,5,0.0,r57,gam7,t,w,e,p,vp,ap);bark(4,0,5,4,0.0,r45,0.0,t,w,e,p,vp,ap);bark(5,0,8,5,0.0,r58,gam8,t,w,e,p,vp,ap);rrpf(4,6,5,11,7,0,8,8,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr,fk,pk);rprf(2,3,9,3,4,0,0,2,3,p,vp,ap,t,w,e,fr,fk,pk);barf(1,1,3,1,p,ap,e,fr,&tb);/*r2,vr2,ar2,tb在子程序中已定义为指针变量，所以前面要加&符号*/ fr1=sqrt(fr[1][1]*fr[1][1]+fr[1][2]*fr[1][2]);bt1=atan2(fr[1][2],fr[1][1]);fr2=sqrt(fr[2][1]*fr[2][1]+fr[2][2]*fr[2][2]);bt2=atan2(fr[2][2],fr[2][1]);fr3=sqrt(fr[3][1]*fr[3][1]+fr[3][2]*fr[3][2]);bt3=atan2(fr[3][2],fr[3][1]);/*求合力的大小和方向*/we1=-(ap[1][1]*vp[1][1]+(ap[1][2]+9.81)*vp[1][2])*sm[1]-e[1]*w[1]*sj[1];we2=-ap[9][1]*vp[9][1]*sm[2]+fe[9][1]*vp[9][1];we3=-(ap[3][1]*vp[3][1]+(ap[3][2]+9.81)*vp[3][2])*sm[3]-e[3]*w[3]*sj[3];we4=-(ap[11][1]*vp[11][1]+(ap[11][2]+9.81)*vp[11][2])*sm[4]-e[4]*w[4]*sj[4];extf(p,vp,ap,t,w,e,8,fe);we5=-ap[7][1]*vp[7][1]*sm[5]+fe[8][1]*vp[7][1];tb1=-(we1+we2+we3+we4+we5)/w[1];/*用简易方法求平衡力偶*/printf("%3d%6.0f%11.3f%11.3f%11.3f%11.3f%11.3f%11.3f\n",i,t[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr2,bt2/dr,tb,tb1 );/*把运动结果写屏幕上*/fprintf(fp,"%3d%6.0f%11.3f%11.3f%11.3f%11.3f%11.3f%11.3f\n",i,t[1]/dr,fr1,bt1/dr,fr2,bt2/dr,tb ,tb1); /*把运动结果写入文件中*/tbdraw[i]=tb;tb1draw[i]=tb1;fr1draw[i]=fr1;fr2draw[i]=fr2;fr3draw[i]=fr3;sita1[i]=bt1;sita2[i]=bt2;sita3[i]=bt3;/*把运算结果传给tbdraw[i] tb1draw[i] fr1draw[i] fr2draw[i] fr3draw[i]以备绘图使用*/ if(i%16==0)getch(); /*屏幕满16行停顿*/}fclose(fp); /*关闭文件zouye's f result*/getch();draw2(del,tbdraw,tb1draw,ic);draw3(del,sita1,fr1draw,sita2,fr2draw,sita3,fr3draw,ic);}extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe)double p[20][2],vp[20][2],ap[20][2],t[10],w[10],e[10],fe[10][2];int nexf;{fe[nexf][2]=0.0;if(vp[nexf][1]>0){if(p[nexf][1]<0.72&&p[nexf][1]>0.38)fe[nexf][1]=-9000.0;else fe[nexf][1]=0.0;}else{fe[nexf][1]=0.0;}}The Kineto-static Analysis of a Six-bar LinkaseNO THETA1 FR1 BT1 FR2 BT2 TB TB1 (deg.) (N) (deg.) (N) (deg.) (N.M) (N.M)0 195 355.282 67.989 18.632 -165.523 -28.442 -28.4421 210 1923.754 23.436 924.150 -152.846 21.344 21.3442 225 2166.498 21.500 1124.030 -155.945 85.714 85.7143 240 2104.241 19.591 1153.267 -160.299 135.860 135.8604 255 1493.323 20.672 830.703 -166.272 121.017 121.0175 270 438.405 70.608 87.693 -173.789 14.416 14.4166 285 1392.150 158.254 760.026 -2.611 -111.834 -111.8347 300 2237.518 161.116 1214.604 -11.494 -147.706 -147.7068 315 2306.569 159.114 1189.988 -19.540 -94.948 -94.9489 330 1972.225 156.805 947.071 -25.768 -24.032 -24.03210 345 1580.374 155.081 693.725 -29.381 26.695 26.69511 360 1250.442 154.093 493.780 -29.921 54.252 54.25212 375 14248.360 -11.867 6232.520 152.281 -639.605 -639.60513 390 13939.753 -10.053 5580.259 158.149 -893.387 -893.38714 405 13734.891 -7.761 5076.677 166.790 -1090.629 -1090.62915 420 13601.753 -5.127 4765.469 177.276 -1232.061 -1232.06116 435 13529.369 -2.270 4660.370 -171.892 -1318.662 -1318.66217 450 13527.866 0.703 4734.618 -162.283 -1352.621 -1352.62118 465 13625.388 3.691 4942.696 -154.888 -1336.983 -1336.98319 480 13862.436 6.591 5254.181 -149.980 -1274.005 -1274.00520 495 14284.767 9.293 5671.992 -147.349 -1162.759 -1162.75921 510 14935.884 11.674 6229.899 -146.549 -996.859 -996.85922 525 931.348 27.133 330.571 -147.622 -62.714 -62.71423 540 1223.460 26.116 483.274 -148.826 -54.228 -54.22824 555 1570.895 24.954 687.806 -150.565 -27.678 -27.678五、飞轮转动惯量计算1、飞轮转动惯量的计算方法1）计算等效驱动力矩Td；2）计算间隔i-1，i内的盈亏功；3）计算个离散点处的盈亏功Ei；4）挑选处Emax和Emin，最大盈亏功为Emax-Emin；5）计算飞轮转动惯量Jf。

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 =。

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11-21班学号：学生：指导老师：2011年12月16日《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学号20110271023 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 要选取方案一，利用图解法对6点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θθθθ----b M a v s ,,,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12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b M ）； （4）绘制运动线图t M t a t v t s b ----,,,。

（上述四项作在一张0号图纸上目录青岛理工大学琴岛学院 (1)课程设计说明书 (1)摘要 (3)1设计任务 (5)2 导杆机构的运动分析 (6)3导杆机构的动态静力分析 (9)5总结 (12)6参考文献 (13)1设计任务一、课程设计的性质、目的和任务1．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。

2．课程设计的任务：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。

机械原理大作业——牛头刨床牛头刨床是一种常见的机械设备，广泛应用于木工加工行业。

它主要用于对木材进行刨削，以获得平整的表面和精确的尺寸。

本文将详细介绍牛头刨床的工作原理、结构组成、操作步骤以及相关注意事项。

一、工作原理牛头刨床的工作原理基于刨床刀具的旋转和木材的挪移。

刨床刀具通常由多个刀片组成，固定在刨床刀轴上。

当刨床启动时，刀轴开始旋转，刀片切入木材表面，并将其刨削。

同时，木材被放置在刨床工作台上，工作台会通过传动装置使木材沿水平方向挪移，从而实现对木材的刨削。

二、结构组成牛头刨床主要由以下几个部份组成：1. 床身：刨床的主体部份，通常由铸铁或者钢板制成，具有足够的强度和刚性。

2. 工作台：用于放置木材的平台，通常由铸铁制成，具有平整的表面和可调节的高度。

3. 刀轴：刨床刀具的旋转轴，通常由钢材制成，固定在床身上，并通过机电带动旋转。

4. 刀座：用于固定刨床刀具的部件，通常由铸铁制成，固定在刀轴上。

5. 传动装置：用于驱动工作台沿水平方向挪移的装置，通常由机电和传动皮带组成。

三、操作步骤1. 准备工作：确保牛头刨床的工作环境干净整洁，刨床刀具安装完好，工作台调整到适当的高度。

2. 放置木材：将待刨削的木材放置在工作台上，并确保其与刨床刀具没有干涉。

3. 启动刨床：按下启动按钮，刨床开始运转。

此时，刨床刀具开始旋转，木材开始被刨削。

4. 调整刨削深度：根据需要，通过旋转调节手柄或者调节杆，调整刨床刀具的刨削深度。

刨削深度的调整应逐渐进行，以避免过度刨削。

5. 挪移木材：通过操作传动装置，使工作台沿水平方向挪移，从而使木材被刨削的表面逐渐变化。

6. 检查刨削效果：定期住手刨床，检查刨削的木材表面，确保其平整度和尺寸精确度符合要求。

7. 完成工作：刨削完成后，关闭刨床，并将刨床刀具进行清洁和保养。

四、注意事项1. 操作人员应穿戴好防护设备，如安全眼镜和手套，以避免意外伤害。

2. 在操作过程中，应保持专注，避免分散注意力，以防止意外发生。

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。

录第一章设计的任务与原始参数............................................................................................ - 3 -1.1设计任务.......................................................................................................................... - 3 -1.2 原始参数......................................................................................................................... - 4 -第二章运动方案设计·............................................................................................................ - 5 -2.1减速装置的选择............................................................................................................. - 5 -2.2刨刀切削运动的实现结构 ............................................................................................ - 5 -第三章电动机的选择................................................................................................................. - 6 -3.1 确定电机功率P d........................................................................................................... - 6 -3.2 根据P d查得电动机部分型号表选择电动机 ............................................................ - 7 -第四章传动比分配..................................................................................................................... - 8 -4.1计算传动比i和选定减速装置..................................................................................... - 8 -第五章减速机构设计................................................................................................................. - 9 -5.1 总体方案图 .................................................................................................................... - 9 -5.2 减速零件参数........................................................................................................... - 10 -第六章主机构设计................................................................................................................ - 12 -1.1机构运动简图及标号.................................................................................................. - 12 -1.2 极位夹角、曲柄1（杆AB）角速度及各杆件长度计算..................................... - 12 -第七章主机构运动分析.......................................................................................................... - 14 -7.1.位置分析....................................................................................................................... - 14 -7.2.速度分析....................................................................................................................... - 15 -7.3.加速度分析 .................................................................................................................. - 15 -7.4矩阵计算及绘图.......................................................................................................... - 15 -7.5输出图像及数据表格.................................................................................................. - 19 -第八章主机构受力分析........................................................................................................ - 21 -8.1 位置1：θ1=0˚........................................................................................................... - 21 -8.2 位置2：θ1=90˚......................................................................................................... - 24 -8.3 位置3：θ1=270˚ ...................................................................................................... - 26 -第九章主机构的速度波动调节........................................................................................... - 29 -9.1 等效驱动力矩及飞轮质量的计算............................................................................ - 29 -9.2 运用excel函数及绘图处理matlab输出的数据................................................ - 30 -第十章小结............................................................................................................................... - 32 -10.1 心得体会................................................................................................................... - 32 -10.2 参考文献................................................................................................................... - 32 -10.3 致谢 ........................................................................................................................... - 32 -第一章设计的任务与原始参数1.1设计任务●题目：牛头刨床●工作原理：牛头刨床是一种常用的平面切削加工机床，电动机经带传动、齿轮传动（图中未画出）最后带动曲柄1（见图1）转动，刨床工作时，是由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头和刨刀作往复运动，刨头5右行时，刨刀切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，不进行切削，称空回行程，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。

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113学号：20110201083学生：张三指导老师：李燕青岛理工大学教务处2013 年 12月 27日《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）精选文档目录摘要 (I)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 (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。

牛头刨床运动分析实例
牛头刨床是一种钻床，其切削过程是将刀具在工件上沿着轴向切削，切削时刀具的进给和转速都可以调整。

牛头刨床的切削过程主要涉及到以下几个运动：
1. 主轴转动运动：主轴是牛头刨床的重要组成部分，它承担着刀具的转动任务。

主轴转动时，刀具也会随之转动，将工件上的材料切削掉。

2. 工件进给运动：工件的进给运动与主轴转动相反，它将工件沿着切削方向向刀具推进。

工件进给速度可以控制，不同材料需要不同的进给速度。

3. 横向移动运动：牛头刨床的刀具可以在横向方向上移动，这个运动通常用于切削不规则形状的工件。

切削刀具可以通过手动操作或数控系统控制横向移动。

以上三个运动相互协调，在不同的切削任务中产生不同的切削效果。

牛头刨床是一种精密的切削工具，通常用于制造高精度零件，例如轴承、齿轮等。

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。

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

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

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

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

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

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

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