课程设计说明书
机构分析与机构设计
牛头刨床主体机构
指导教师
学院名称工程学院专业及班级
提交日期2016年6月答辩日期2016年6月
目录
1 设计参数的选取___________________________________________________ 1
2 刨削主体机构构型的比较选取_______________________________________ 1
3 刨削主体机构的尺寸参数设计_______________________________________ 2
4 刨削主体机构的虚拟仿真分析_______________________________________ 3 4.1 质量属性的修改__________________________________________________ 3 4.2 引力与切削力的添加______________________________________________
5 4.3 动力的添加______________________________________________________ 7
4.4 进行虚拟分析____________________________________________________ 7
5 刨削主体机构的拼接_______________________________________________ 9
6 设计小结_________________________________________________________ 9
7 参考文献________________________________________________________ 10
1 设计参数的选取
表1 牛头刨床原始数据
2 刨削主体机构构型的比较选取
图1 刨床主体机构方案
方案（b ）虽具有急回特性，但由于机构运动时，导杆带动的滑动机构会受力不均，短时间工作影响不大，对于生产生活机构是不适合的。
方案（c ）导杆一端用曲柄连接，根据K 值得计算是不具有急回特性的，但由于生产的需要，急回特性会在工作中使工时缩短，所以最佳方案不是（c ）。
方案（a ）机构具有确定运动，自由度为F=3n-（21p +h p ）=3×5-（2×7+0）
=1；曲柄为机构原动件，通过曲柄带动摆动导杆和滑块机构使刨刀往复移动，实现切削功能，能满足功能要求；工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求，摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足K 的要求；传动平稳，冲击震动较小；结构简单合理，制造和维修较容易；无特殊工艺和设备要求，成本较低。
方案确定：
综上所述，选择方案（a ）。
3 刨削主体机构的尺寸参数设计
导杆摆角：
()()())︒
=+-︒=+-*︒=66.33146.1146.1*18011180max
K K ψ 为使整个过程最大压力角最小即最小传动角最大，刨头导路位于导杆端点B 所作圆弧高的平分线上。
由图解法记得个杆尺寸如图2。
图2 图解法求主体各杆尺寸
总结各杆尺寸如下，导杆mm 45.5344=B O l ，曲柄mm 83.1092
=A O l ，连杆
mm 61.133=BC
l
。
在SolidWorks 中进行机构3D 建模并装配
图3 牛头刨床3D 模型
4 刨削主体机构的虚拟仿真分析
4.1 质量属性的修改
在动态精力分析中有涉及导杆和刨头的质量等的零件本身的参数，因此分析的第一步是给零件添加质量等。 （1）点开评估中的质量属性
（2）点击覆盖质量属性
（3）根据要求修改导杆的质量属性
（4）同理，修改刨头的质量属性
4.2 引力与切削力的添加
修改零件的质量属性后，打开solidworks的插件Motion,增加引力，这样这些质量属性才能表现出来。
图8 引力添加界面
10m/s。
这里我取重力加速度是2
然后我们添加刨床前进时的切削力，点击Motion中添加力的按钮后，进入力的确定界面，选取好合适的参照确定好力的方向。然后力函数选择线段，点击编辑
图9 切削力添加界面
在此之前，我已经计算好刨床进刀与退刀所用的时间，只有进刀时才有切削力的作用，退刀时则为0。因为刨床在接触工件前后都有0.05H的空刀距离，所以图中除了进刀还有退刀，我特地设置了空刀距离，保证分析的准确。
图10 切削力函数界面
4.3 动力的添加
最后就在曲柄处添加电机，作为原动力。
图11 电机添加界面
、
4.4 进行虚拟分析
所有参数确定，就能对机构进行运动计算，并选择参照得到需要的刨头速度、刨头加速度和曲柄的力矩。
图12 刨头速度函数图
图13 刨头加速度函数图
图14 曲柄加X轴方向力矩函数图
图15 曲柄加Y轴方向力矩函数图
5 刨削主体机构的拼接
在设计好尺寸参数后，为了验证所得到的参数是否能够应用在实际上，我们去了实验室进行主体机构的拼接实验。
我们是按照1:1的尺寸去进行拼装。机构的结构和我们选择的一样，而尺寸虽然有误差，但是误差保证在mm
之内的。
5
图16 刨削主体机构的实际装配
电机带动小齿轮上的曲柄旋转作为原动力，通过导杆和连杆的传导，使曲柄的旋转运动转化为刨头前后运动，实验十分成功，机构顺利运行，具体运动演示请看附件的视频。
6 设计小结
本次课程设计课题是一次对我们大学所有知识的整合与归纳，从设计，到建
