第一篇：2010年7月 牛頭刨床主運動機構 課程設計 機械設計

《機 械 原 理》

課程設計計算說明書

題目：牛頭刨床主傳動機構的設計與分析

系 別 機械與汽車工程系系 專業班級 材料成型及控制工程 1081班 學生姓名 劉駕 學 號 10112608015 指導教師 侯玉英

2010年7月

目 錄

一、概述

§1.1、課程設計的任務和目的————————————— 1 §1.2、課程設計的要求———————————————— 1 §1.3、課程設計的數據———————————————— 1

二、牛頭刨床主傳動機構的結構設計與分析

§2.1、機構選型、方案分析及方案的確定———————— 2 §2.2、主傳動機構尺寸的綜合與確定—————————— 2 §2.3、桿組拆分——————————————————— 3 §2.4、繪制機構運動簡圖——————————————— 3 §2.5、繪制刀頭位移曲線圖—————————————— 3

三、牛頭刨床主傳動機構的運動分析及程序

§3.1、解析法進行運動分析—————————————— 3 §3.2、程序編寫過程（計算機C語言程序）——————— 5 §3.3、計算數據結果————————————————— 6 §3.4、位移、速度和加速度運動曲線圖與分析—————— 7

四、小結

心得體會—————————————————————— 8

五、參考文獻

參考文獻—————————————————————— 8

一、概述

§1.1、課程設計的任務和目的 課程設計的任務：

（一）執行機構結構設計及分析

1． 牛頭刨床的機構選型、運動方案擬定； 2． 主傳動機構尺度綜合及確定；

3． 機構的桿組拆分和機構簡圖的繪制； 4． 繪制刀頭位移曲線圖；

（二）執行機構運動分析

1． 建立數學模型，解析法進行運動分析； 2． 程序編寫；

3． 上機調試程序；

4． 位移、速度和加速度運動曲線圖與分析；

（三）撰寫設計說明書

（四）考核

課程設計的目的：

機械原理課程設計是培養學生機械系統方案設計能力的技術基礎課程，他是機械原理課程學習過程中的一個重要實踐環節。其目的是以機械原理課程的學習為基礎，進一步鞏固和加深所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養學生分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力，使學生熟悉機械系統設計的步驟及方法，其中包括選型、運動方案的確定、運動學和動力學的分析和整體設計等，并進一步提高計算、分析、計算機輔助設計、繪圖以及查閱和使用文獻的綜合能力。

§1.2、課程設計的要求

（1）根據牛頭刨床的機構簡圖及必要的數據，進行機構的結構設計、結構分析和運動動力學分析；

（2）為了提高生產效率，要求刨刀的往復切削運動具有急回特性（切削時刨刀的移動速度低于空行程速度）；

（3）刨刀切削運動速度平穩；

（4）要求機構具有良好的傳力特性（在整個行程中推動牛頭刨床應有較小的壓力角）。

§1.3、課程設計的數據

曲柄轉速 n=48r/min 機架 LAC=380mm 工作行程 H=310mm 行程速比系數 K=1.46 連桿與導桿之比 LDE/LCD=0.25 曲柄與水平線的夾角 120°

二、牛頭刨床主傳動機構的結構設計與分析

§2.1、機構選型、方案分析及方案的確定 主執行機構設計參考方案：

方案1 方案2 方案3

方案分析： 方案

一、1.機構具有確定運動，自由度為F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄為機構原動件；

2.通過曲柄帶動擺動導桿機構和滑塊機構使刨刀往復移動，實現切削功能，能滿足功能要求

3.工作性能，工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩符合切削要求，擺動導桿機構使其具有急回作用，可滿足任意行程速比系數K的要求；

4.傳遞性能，機構傳動角恒為90°，傳動性能好，能承受較大的載荷，機構運動鏈較長，傳動間隙較大；

5.動力性能，傳動平穩，沖擊震動較小；

6.結構和理性，結構簡單合理，尺寸和質量也較小，制造和維修也較容易； 7.經濟性，無特殊工藝和設備要求，成本較低。方案確定：

綜上所述，所以選擇方案一。

§2.2、主傳動機構尺寸的綜合與確定 由已知數據經過計算得

由K?180???180?-?

得出?=33.66°

?380?sin33.66?2?110（mm）AB?ACsin?2HCD?2sin?2?535(mm)

DE?CD?LDELCD?535?0.25?134(mm)

CD?CDCOSH?CD?2?2?523(mm)§2.3、桿組拆分

§2.4、繪制機構運動簡圖（見圖紙）§2.5、繪制刀頭位移曲線圖

θ1120°150°197°343° Se-0.230-0.246-0.2980.020

三、牛頭刨床主傳動機構的運動分析及程序

§3.1、解析法進行運動分析

如右圖，建立直角坐標系，并標出各桿矢量及方位角。利用兩個封閉圖形ABCA及CDEGC。投影方程式為

s3cos?3?l1cos?

1（1）s3sin?3?l6?l1sin?1

（2）l3cos?3?l4cos?4?SE?0

（3）l3sin?3?l4sin?4?l6

（4）'① 求?

3、?

3、?

3、由公式（1）和（2）得：

?3?arctanl6?l1sin?1l1cos? ??2??1??（5）

?3???arctanl6?l1sin?1

???1?3?

（6）

l1cos?12

上式等價于 ?l1cos?13?arccotl

6?l1sin?

1對?3求導得：

?1?（1l1?l6sin?1）3?ll22

6?l1?2l6l1sin?1同理得：

222?l6?l1)l6l1?1cos?13?((l2?l2?2l2

616l1sin?1)② 求滑塊E的SE、?E、?E 由（3）、（4）式得：

SE?l3cos?3?l4cos?

4??34?arcsinH?l3sinl

4求導得：

??3l3cos?34??l

4cos? 4?3l3sin(?3??4)E???cos?

4再求導得：

22??3l3sin?3??4l4sin?4??3l3cos?34?l4cos?

4??22??3l3sin(?34)??3l3cos(?3??4)??4l4E??cos?

4（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

（14）

（15）

§3.2、程序編寫過程（計算機C語言程序）

#include #include #define PI 3.1415926

void main(){

double a=0.110,b=0.535,c=0.134,d=0.380,e=0.523,f=5;/*a=AB,b=CD,c=DE,d=AC,e=H,f=ω1 */

double B,C,E,F,G,I,L,M,O;/*B=θ3,C=θ4, E=Se，F =ω3，G=ω4，I= Ve，L=а3，M=а4，O=аe */

double x=0;

printf(“ @1 @3 @4 Se W3 W4 Ve A3 A4 Ae n”);

while(x<6.3){ B=atan((d+a*sin(x))/(a*cos(x)));/*求θ3*/ if(B<0)B=PI+B;C=PI-asin((e-b*sin(B))/c);/*求θ4*/ if(C<0)C=PI+C;E=b*cos(B)+c*cos(C);/*求 Se */ F=(a*f*(a+d*sin(x)))/(d*d+a*a+2*d*a*sin(x));/*求 ω3*/ G=-(F*b*cos(B))/(c*cos(C));/*求 ω4*/ I=-(F*b*sin(B-C))/cos(C);/*求 Ve */ L=((d*d-a*a)*d*a*f*f*cos(x))/((d*d+a*a+2*d*a*sin(x))*(d*d+a*a+2*d*a*sin(x)));/*求а3*/ M=(F*F*b*sin(B)+G*G*c*sin(C)-L*b*cos(B))/(c*cos(C));/*求а4*/ O=-(L*b*sin(B-C)+F*F*b*cos(B-C)-G*G*c)/cos(C);/*求аe */

printf(“%3.0f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3f %3.3fn”,x*180/PI,(B*180)/PI,(C*180)/PI,E,F,G,I,L,M,O);x=x+PI*10/180;

} } §3.3、計算數據結果

各構件的位置、速度和加速度

θ***08090100110120***0************0360θ3/(°)73.85674.81476.09877.64879.41081.34183.39985.54987.76090.00092.24094.45196.60198.659100.590102.352103.902105.186106.144106.708106.799106.337105.240103.446100.93397.74594.02290.00085.97882.25579.06776.55474.76073.66373.20173.29273.856θ4176.107177.142178.430179.835181.235182.524183.617184.446184.962185.138184.962184.446183.617182.524181.235179.835178.430177.142176.107175.469175.363175.891177.085178.860180.979183.046184.572185.138184.572183.046180.979178.860177.085175.891175.363175.469176.107Se/ m0.0150.006-0.005-0.020-0.036-0.053-0.072-0.092-0.113-0.133-0.154-0.175-0.195-0.214-0.232-0.248-0.262-0.274-0.282-0.287-0.288-0.284-0.274-0.258-0.235-0.206-0.171-0.133-0.096-0.062-0.033-0.0100.0070.0170.0210.0200.015ω3ω4/(rad/s)0.3870.4300.5660.5930.7130.6840.8320.7110.9270.6801.0000.6021.0550.4851.0930.3401.1150.1751.1220.0001.115-0.1751.093-0.3401.055-0.4851.000-0.6020.927-0.6800.832-0.7110.713-0.6840.566-0.5930.387-0.4300.170-0.196-0.0860.099-0.3840.432-0.7190.755-1.0771.000-1.4331.085-1.7440.939-1.9590.550-2.0370.000-1.959-0.550-1.744-0.939-1.433-1.085-1.077-1.000-0.719-0.755-0.384-0.432-0.086-0.0990.1700.1960.3870.430νe/(m/s)-0.203-0.296-0.373-0.435-0.485-0.525-0.557-0.579-0.594-0.601-0.598-0.586-0.565-0.533-0.489-0.435-0.368-0.288-0.195-0.0850.0430.1930.3660.5580.7550.9311.0521.0901.0400.9180.7500.5630.3760.2010.045-0.089-0.203а3а4/(rad/s2）5.6455.6944.6553.6223.7921.6553.045-0.1012.396-1.6031.827-2.8381.319-3.8020.856-4.4940.421-4.9110.000-5.050-0.421-4.911-0.856-4.494-1.319-3.802-1.827-2.838-2.396-1.603-3.045-0.101-3.7921.655-4.6553.622-5.6455.694-6.7547.662-7.9419.164-9.1019.668-10.0298.518-10.3965.126-9.774-0.627-7.784-7.803-4.364-14.0880.000-16.6344.364-14.0887.784-7.8039.774-0.62710.3965.12610.0298.5189.1019.6687.9419.1646.7547.6625.6455.694аe/(m/s)-3.000-2.520-2.104-1.738-1.411-1.112-0.833-0.568-0.312-0.0610.1900.4440.7060.9821.2781.6031.9662.3772.8463.3793.9684.5765.1155.4065.1834.1712.282-0.200-2.665-4.520-5.502-5.701-5.384-4.813-4.169-3.552-3.000 §3.4、位移、速度和加速度的運動曲線圖與分析

四、小結

心得體會：通過這次課程設計我有了很多收獲。首先，通過這一次的課程設計，我進一步鞏固和加深了所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養了自己分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力。對平面連桿機構有了更加深刻的理解，為后續課程的學習奠定了堅實的基礎。而且，這次課程設計過程中，與同學激烈討論，團結合作，最終完美的實現了預期的目的，大家都受益匪淺，也對這次經歷難以忘懷。

其次通過這次課程設計，對牛頭刨床的工作原理及內部各傳動機構及機構選型、運動方案的確定以及對導桿機構運動分析有了初步詳細精確的了解，這都將為我以后參加工作實踐有了很大的幫助。非常有成就感，培養了很深的學習興趣。

最后，衷心感謝李輝導師耐心的指導，我們才能完成這次的課程設計。

五、參考文獻

彭文生 李志民 機械設計(第二版)高等教育出版社

第二篇：牛頭刨床課程設計

課程設計格式要求

1、封面及標題（題目名稱）、年級、專業、班級、姓名和學號、指導老師。標題應能概括整個論文最重要的內容，言簡意賅，引人注目，一般不宜超過20個字。（牛頭刨床設計說明書）

2、目錄。既是論文的提綱，也是論文組成部分的小標題，應標注相應頁碼。

3、引言（或序言）。說明本論文的目的、研究方法、成果和結論。盡可能保留原論文的基本信息，突出論文的創造性成果和新見解。而不應是各章節標題的簡單羅列。引言以500字左右為宜。

4、正文。是論文的主體。

5、結論。論文結論要求明確、精煉、完整，應闡明自己的創造性成果或新見解，以及在本領域的意義。

6、參考文獻。

（參考文獻是期刊時，書寫格式為：

[編號] 作者、文章題目、期刊名（外文可縮寫）、年份、卷號、期數、頁碼。參考文獻是圖書時，書寫格式為：

[編號] 者、書名、出版單位、年份、版次、頁碼。）

二

1.紙張型號：A4紙，10頁以上。

2、論文格式的字體：各類標題（包括“參考文獻”標題）用粗宋體；作者姓名、指導教師姓名、圖表名、參考文獻內容用楷體；正文、圖表中內容、頁眉、頁腳、頁碼中的文字用宋體；英文用Times New Roman字體。

3、字體要求：

（1）論文標題2號黑體加粗、居中。

（2）填寫姓名、專業、學號等項目時用3號楷體。

（3）目錄另起頁，3號黑體，內容為小4號仿宋，并列出頁碼。

（4）正文文字另起頁，論文標題用3號黑體，正文文字一般用小4 號宋體，每段首起空兩個格，單倍行距。

（5）正文文中標題

一級標題：標題序號為“

一、”，4號黑體，獨占行，末尾不加標點符號。

二級標題：標題序號為“

（一）”與正文字號相同，獨占行，末尾不加標點符號。三級標題：標題序號為“ 1.”與正文字號、字體相同。

四級標題：標題序號為“（1）”與正文字號、字體相同。

五級標題：標題序號為“ ① ”與正文字號、字體相同。

（11）參考文獻：另起頁，內容為5號宋體。

4、紙型及頁邊距：A4紙(297mm×210mm)。

5、頁邊距：上20mm，下15mm，左25mm，右20mm。

6、正文頁數：10頁及以上。

第三篇：牛頭刨床凸輪機構的設計及運動分析課程設計

機械原理課程設計

編程說明書

設計題目：牛頭刨床凸輪機構的設計及運動分析

指導教師： 設 計 者：

學

號： 班

級：

目

錄

一、計任務及要求

二、數學模型的建立

三、程序框

四、程序中符號說明

五、程序清單及運行結果

六、課程設計總結

七、參考文獻

凸輪機構的設計

一、基本條件與要求

已知：

從動件的最大擺角 ?max 許用壓力角[?]，從動件的長度lo9D，推

?程運動角?，遠休止角

s，回程運動角?從動件見運動規律為等加、,等減速運動，凸輪與曲柄共軸。

要求：

1）計算從動件位移、速度、加速度并繪制線圖，也可做動態顯示。

2)確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實際輪廓線，并按比例繪出機構運動簡圖，以上內容作在2號圖紙上。

3)編寫說明書

二、根據運動分析寫出與運動方程式

1．設從動件起始角?0?30.2．1）???1/2,升程加速區，其運動方程為：

??2*?max?*?/(?1*?2):??4*?max*?/(?1*?1):??4*?max/(?1*?1);

2）?1/2?????1, 屬于升程減速區，其運動方程為：

???max?2*?max*(?1??)*(?1??)/(?1*?1):??4*?max*(?1??)/?1*?1:???4*?max/?1*?1:

3）?1?????1??2,，屬于遠休止區，其運動方程為：

???max:??0:??0:

4）(?1??2)????(?1??2??3/2),屬于回程加速區，其運動方程為：

???max?2*?max?[??(?1??2)]*[??(?1??2)]/(?3*?3):??4*?max*[??(?1??2)]/(?3*?3):???4*?max/(?3*?3):

5）(?1??2??3/2)????(?1??2??3)，屬于回程減速區，其運動方程為：

??2*?max*(?1??2??3??)*(?1??2??3??)/(?3*?3):???4*?max*(?1??2??3??)/(?3*?3):??4*?max/(?3*?3):

6）(?1??2??3)????360，于近休止區，其運動方程為 ??0:??0:??0:

三

流程圖

四、源程序

#include #include #include #include #include #define I 130.0 #define Aa 42 #define rb 50 #define rr 10 #define K(3.1415926/180)#define dt 0.25 float Qmax,Q1,Q2,Q3;float Q_a;double L,pr;float e[1500],f[1500],g[1500];void Cal(float Q,double Q_Q[3]){ Qmax=15,Q1=75,Q2=10,Q3=65;if(Q>=0&&Q<=Q1/2){ Q_Q[0]=K*(2*Qmax*Q*Q/(Q1*Q1));Q_Q[1]=4*Qmax*Q/(Q1*Q1);Q_Q[2]=4*Qmax/(Q1*Q1);} if(Q>Q1/2&&Q<=Q1)

{

Q_Q[0]=K*(Qmax-2*Qmax*(Q-Q1)*(Q-Q1)/(Q1*Q1));

Q_Q[1]=4*Qmax*(Q1-Q)/(Q1*Q1);

Q_Q[2]=-4*Qmax/(Q1*Q1);

} if(Q>=Q1&&Q<=Q1+Q2)

{

Q_Q[0]=K*Qmax;

Q_Q[1]=0;

Q_Q[2]=0;

} if(Q>Q1+Q2&&Q<=Q1+Q2+Q3/2)

{ Q_Q[0]=K*(Qmax-2*Qmax*(Q-Q1-Q2)*(Q-Q1-Q2)/(Q3*Q3));Q_Q[1]=-4*Qmax*(Q-Q1-Q2)/(Q3*Q3);Q_Q[2]=-4*Qmax/(Q3*Q3);

} if(Q>Q1+Q2+Q3/2&&Q

{ Q_Q[0]=K*(2*Qmax*(Q3-Q+Q1+Q2)*(Q3-Q+Q1+Q2)/(Q3*Q3));Q_Q[1]=-4*Qmax*(Q3-Q+Q1+Q2)/(Q3*Q3);Q_Q[2]=4*Qmax/(Q3*Q3);

} if(Q>Q1+Q1+Q3&&Q<=360)

{ Q_Q[0]=K*0;Q_Q[1]=0;Q_Q[2]=0;

}

} void Draw(float Q_m)

{ float tt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,x4,y3,y4,dx,dy;double QQ[3];circle(240,240,5);circle(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K),5);moveto(240,240);lineto(240+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));lineto(260+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));lineto(240,240);moveto(240+L*sin(60*K),240-L* cos(60*K));lineto(240+L*sin(60*K)+20*cos(240*K),240-L*cos(60*K)-20*sin(240*K));lineto(240+L*sin(60*K)+20*cos(60*K),240-L*cos(60*K)-20*sin(240*K));lineto(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K));for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2){Cal(tt,QQ);/*tulunlunkuoxian*/ x1=L*cos(tt*K-30*K)-I*cos(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K);y1=I*sin(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*sin(tt*K-30*K);x2=x1*cos(Q_m*K)-y1*sin(Q_m*K);y2=x1*sin(Q_m*K)+y1*cos(Q_m*K);putpixel(x2+240,240-y2,2);dx=(QQ[1]+1)*I*sin(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*sin(tt*K-30*K);dy=(QQ[1]+1)*I*cos(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*cos(tt*K-30*K);x3=x1+rr*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);y3=y1-rr*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);x4=x3*cos(Q_m*K)-y3*sin(Q_m*K);y4=x3*sin(Q_m*K)+y3*cos(Q_m*K);putpixel(x4+240,240-y4,YELLOW);} } void Curvel(){ int t;float y1,y2,y3,a=0;for(t=0;t<=360/dt;t++){ delay(300);a=t*dt;if(a>=0&&a<=Q1/2){ y1=(2*Qmax*pow(a,2)/pow(Q1,2))*10;y2=(4*Qmax*(dt*K)*a/pow(Q1,2))*pow(10,4.8);y3=(4*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q1,2))*pow(10,8.5);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line((100+Q1+Q2+Q3),300-y3,(100+Q1+Q2+Q3),300);line((100+Q1+Q2+Q3/2),300,(100+Q1+Q2+Q3/2),300-y3);} if((a>Q1+Q2+Q3)&&(a<=360)){ y1=0;y2=0;y3=0;putpixel(100+a,300,1);putpixel(100+a,300,2);putpixel(100+a,300,4);} e[t]=y1;f[t]=y2;g[t]=y3;} } main(){ int gd=DETECT,gm;int i,t,choice,x_I,y_I,flag=1;double QQ1[3],aa;initgraph(&gd,&gm,“");cleardevice();for(t=0;!kbhit();t++){ for(;t<360;)t-=360;if(flag==1)for(L=I-rb+70;Lrr)flag=0;break;}

if(flag==0)

Cal(t,QQ1);

Draw(t);cleardevice();x_I=240+L*sin(60*K)-I*cos(Q_a+QQ1[0]-30*K);y_I=240-L*cos(60*K)-I*sin(Q_a+QQ1[0]-30*K);circle(x_I,y_I,rr);

line(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K),x_I,y_I);delay(1);} getch();

cleardevice();line(100,80,100,445);

line(70,300,530,300);

line(100,80,98,90);

line(100,80,102,90);

line(520,298,530,300);

line(520,302,530,300);

setcolor(2);

outtextxy(300,150,” “);

printf(”nnnnnQ(w,t)“);printf(”nnnnnnnnnnnnnnttttttttt“);Curvel();getch();printf(”nnnnnnnnnn“);for(i=0;i<=1440;i=i+20){ delay(1000);{ printf(”%d%f%f%fn",i/4,e[i],f[i],g[i]);} getch();} closegraph();}

五、曲線圖象及輸出數據

六 課程設計總結

機械原理課程設計是對機器的主體結構進行分析或綜合，是一個機械系統的設計必不可少的環節，是與實際的機械問題緊密相連的，使我們對機械原理課程的理解從抽象化到實際化的過度。通過一周的課程設計，讓我對機械原理的知識內容得到鞏固和加深。我們在設計中綜合運用所學知識，學會了結合生產實踐中的實際問題來解決機械工程問題，進行設計制造。通過對分析法進行機構設計的練習，訓練了自己從工程中提煉數學模型的能力，以及利用計算機程序急C語言解決數學問題的方法。利用計算機知識進行比較全面的并且具有實際意義的課程設計。在課程設計過程中發現了自己還存在很多的不足，能力有限，多虧了老師的幫助，我能夠順利完成這項設計。在今后的學習生涯中，我會彌補自己的不足，多加實際操作，提高自己的水平。

七：參考文獻

1、《機械原理》孫桓、陳作模，高等教育出版社，1995.8

2、《機械原理課程設計指導書》 徐萃萍 冷興聚

3、《機械原理》電算課程設計指導書》 冷興聚

4、《C語言設計》 譚浩強 清華大學出版社 1995.3

5、《C語言典型零件CAD》 王占勇 東北大學出版社 2000.9

6、《計算機圖形學》 羅笑南 王若梅 中山大學出版社 1996

第四篇：牛頭刨床課程設計(M)

《機 械 原 理》

課程設計說明書

題目：牛頭刨床的設計與分析

系 別

專業班級 學生姓名 學 號 指導教師 2010年 月

目 錄

一、概述

§1.1、課程設計的任務—————————————————1 §1.2、課程設計的目的—————————————————1 §1.3、課程設計的方法—————————————————1

二、牛頭刨床的設計任務

§2.1、設計題目————————————————————1 §2.2、設計內容————————————————————2 §2.3、設計要求————————————————————2

三、牛頭刨床主傳動機構的結構設計與分析

§3.1、設計數據————————————————————3 §3.2、機構選型、方案分析及方案的確定—————————3 §3.3、機構尺寸的計算與確定——————————————3

四、牛頭刨床主傳動機構的運動分析

§4.1、解析法運動分析—————————————————4 §4.2、運動曲線圖———————————————————6

五、心得體會————————————————————————10

六、參考文獻————————————————————————10

一、概述

§1.1、課程設計的任務

機械原理課程是高等學校機械類近機類專業本、專科學生較全面地運用已學過的知識，特別是機械原理部分已學過的知識的知識第一次較全面地對一項工程實際的應用問題從任務分析、調查研究、方案比較、方案確定、繪制出機構運動簡圖、進行機械運動和動力學分析與設計的基本訓練，是該課程的一個重要實踐環節。其目的在于運用已學過的知識培養學生創新能力，用創新思想確定出解決工程實際問題的方案及其有關尺寸，并學會將方案繪制出機構運動簡圖的能力。培養學生對確定的機構運動簡圖進行機構運動分析及動力分析，學會按任務進行調研、實驗、查閱技術資料、設計計算、制圖等基本技能。在此基礎上初步掌握計算機程序的編制，并能用計算機解決工程技術問題。學會運用團隊精神，集體解決技術難點的能力。

§1.2、課程設計的任務

（1）按設計任務書要求調研、比較設計的可能方案，比較方案的優劣，最終確定所選最優設計方案；

（2）確定桿件尺寸；（3）繪制機構運動簡圖；

（4）對機械行運動分析，求出相關點或相關構件的參數，如點的位移、速度、加速度；構件的角位移、角速度、角加速度。列表，并繪制相應的機構運動線圖如位移與原動件角曲線；速度與原動轉角曲線；加速度與原動件轉角曲線；

（5）根據給定機器的工作要求，在此基礎上設計飛輪；

（6）根據方案對各機構進行運動設計，如對連桿機構按行程速比系數進行設計；對凸輪機構按從動件運動規律設計凸輪輪廓曲線；對齒輪機構按傳動比要求設計齒輪減速機構，確定齒輪傳動類型，傳動比并進行齒輪幾何尺寸計算，繪制齒輪嚙合圖。按間歇運動要求設計間歇運動機等等；

（7）要求學生根據設計任務，繪制必要的圖紙；

（8）編制設計計算程序及相應曲線、圖形；編寫設計說明書。

§1.3、課程設計的方法

機械原理課程設計的方法，大致可分為圖解法和解析法兩種，圖解法的幾何概念氣清晰、直觀，但需逐個位置分別分析設計計算精度較低；解析法精度高，且可對各個位置進行迅速分析計算，但需要有效方便的計算軟件。隨著計算機呃普及，計算繪圖軟件增多，圖解法除了用人工繪圖分析設計，還出現了利用計算機進行圖解設計分析計算，他的精度也可隨之提高，同時又保持了形象，直觀的優點，因此此法也不失是一種值得提倡的方法。

二、牛頭刨床的設計任務

§2.1、設計題目

牛頭刨床事一種用于平面切削加工的機床。刨床工作時，刨頭（刨刀）作直線往復運動，其行程為H，每分鐘的往復次數為N； 為了提高工件加工質量和刀具壽命，在切削工件時，要求速度較低且平穩，近似勻速運動；為了提高生產率，在空回行程時，由于不切削工件，要求回程速度較快。令刨頭在一個工作循環中，受到大風切削阻力Fr較大，而空行程不受力，故在整個工作過程中，受力變化較大，需要安裝飛輪來調節主軸的速度波動，以提高整個切削質量和電動機容量。為防止刀具與工作臺的干涉，在行程H兩端各留有0.05H的空刀行程。

§2.2、設計內容

1、根據題目設計要求，對指導書的設計方案提出另一種局部改進方案，通過設計分析，比較不同運動方案的優劣。

2、對方案的主要傳動和執行構件進行尺寸綜合，確定有關設計尺寸參數，繪制包括從原動件到執行構件間，組成該機器的所有傳動機構的傳動系統機構簡圖。

3、完成連桿機構的運動分析。每人在一個工作循環中（0度到360度）至少取12個機構位置，畫出各位置機構簡圖，并進行運動速度分析，最后繪出刨頭的位移及速度運動線圖。

4、完成飛輪的設計（假設刨頭的驅動力恒定，且除刀具的質量外，其它構件質量不計）。根據上面的運動分析，以齒輪—曲柄軸為等效構件，并以上述位置畫出機構的等效轉動慣量、等效阻力矩及驅動力矩圖，并設計飛輪。

§2.3、設計要求

1、完成整個機構的運動簡圖一張

2、完成連桿機構運動分析圖紙一張，繪出刨頭對曲柄的位移及速度運動線圖、等效轉動慣量、等效阻力矩及驅動力矩圖，設計出飛輪的轉動慣量；（若采用計算機進行機構的運動分析，并用計算機作出上述各圖，打印出計算機程序和各機構分析圖，則該一號圖紙可省略）

3、設計計算說明書一份，不少于2000字，包括內容：

（1）封面；（2）目錄；（3）原始資料和數據；（4）所有設計計算分析過程；（5）參考文獻

4、說明書要求字跡工整，繪圖準確，裝訂成冊。

5、作圖要求準確，比例適當，布局均勻，圖紙的邊框、標題欄等要求符合國家規范，圖面整潔。

三、牛頭刨床主傳動機構的結構設計與分析

§3.1、設計數據

曲柄轉速 n=60r/min 不均勻系數 [δ]=0.08 工作行程 H=650mm 行程速比系數 K=1.4 刨刀質量 M=80kg 行程阻力 Fr=6kN

§3.2、機構選型、方案分析及方案的確定 主執行機構設計參考方案：

方案1 方案2 方案3 方案分析： 方案

一、1.機構具有確定運動，自由度為F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄為機構原動件；

2.通過曲柄帶動擺動導桿機構和滑塊機構使刨刀往復移動，實現切削功能，能滿足功能要求

3.工作性能，工作行程中，刨刀速度較慢，變化平緩符合切削要求，擺動導桿機構使其具有急回作用，可滿足任意行程速比系數K的要求；

4.傳遞性能，機構傳動角恒為90°，傳動性能好，能承受較大的載荷，機構運動鏈較長，傳動間隙較大；

5.動力性能，傳動平穩，沖擊震動較小；

6.結構和理性，結構簡單合理，尺寸和質量也較小，制造和維修也較容易； 7.經濟性，無特殊工藝和設備要求，成本較低。方案確定：

綜上所述，所以選擇方案一。

§3.3、機構尺寸的計算與確定 由已知數據經過計算得

180???由K?得出?=30°

180?-?AC=576mm

H?30AB?ACsin?576?sin?149.（1mm）CD?2?1255.7(mm)

?22sin2DE?210(mm)

CD?CDCOSH?CD?2

假設i總=18=i1*i2*i3*i4

?2?1278(mm)

i1=3 i2=2 i3=2 i4=1.5 根據傳動比計算可得齒輪半徑和齒數（m=5）

r1=300mm r2=100 r2’=160 r3=80 r3’=150 r4=75 r4’=105 r5=70 z1=120 z2=40 z2’=64 z3=32 z3’=60 z4=30 z4’=42

四、牛頭刨床主傳動機構的運動分析及程序

§4.1、解析法進行運動分析

如右圖，建立直角坐標系，并標出各桿矢量及方位角。利用兩個封閉圖形ABCA及CDEGC。投影方程式為

s3cos?3?l1cos?

1（1）s3sin?3?l6?l1sin?1

（2）l3cos?3?l4cos?4?SE?0

（3）

'

（4）l3sin?3?l4sin?4?l6① 求?

3、?

3、?

3、由公式（1）和（2）得：

?3?arctan6

??l?l1sin? ???1?

（5）

22l1cos?1?3?l?l1sin?1??1?

（6）22l1cos?1?3???arctan6 上式等價于 ?3?arccot對?3求導得：

l1cos?1

（7）

l6?l1sin?1?3?l1?（）1l1?l6sin?1

（8）22l6?l1?2l6l1sin?1同理得：

?(l226?l1)l6l21?1cos?13?(l22sin?

26?l1?2l6l11)② 求滑塊E的SE、?E、?E 由（3）、（4）式得：

SE?l3cos?3?l4cos??H?l3sin?34?arcsinl

4求導得：

?3l3cos?34???l

4cos?4??3l3sin(?3??4)E??cos?

9）10）

11）12）13）（（（（（§4.2、運動曲線圖

s-f l1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));for i=26:1:76 y(i)=pi+y(i);end l=1278;l3=1255.7;l4=210;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);b=l3*cos(y)+l4*cos(a);plot(x*180/pi,b)

v-f l1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));for i=26:1:76 y(i)=pi+y(i);end l=1278;l3=1255.7;l4=210;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);c=l1*cos(x)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a))./cos(a);plot(x*180/pi,e)

Mr,Md-f l1=0.1491;l6=0.576;x1=0.17*pi:2*pi/100:0.95*pi;x2=0:2*pi/100:2*pi y=atan((l6+l1*sin(x1))./(l1*cos(x1)));l=1.278;l3=1.2557;l4=0.21;g=6000;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);c=l1*cos(x1)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x1-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a))./cos(a);m1=(3*g.*e)/(8*pi);m2=1162 plot(x1*180/pi,m1,x2*180/pi,m2)

j-f l1=149.1;l6=576;x=0:2*pi/100:2*pi;y=atan((l6+l1*sin(x))./(l1*cos(x)));for i=26:1:76 y(i)=pi+y(i);end l=1278;l3=1255.7;l4=210;p=80;a=asin((l-l3*sin(y))./l4);c=l1*cos(x)/cos(y);d=2*pi*l1*cos(x-y)/c;e=-(d.*l3.*sin(y-a))./cos(a);j=3*p*e.^2/(8*pi)-1387.34;plot(x*180/pi,j)

五、心得體會

通過這次課程設計我有了很多收獲。首先，通過這一次的課程設計，我進一步鞏固和加深了所學的基本理論、基本概念和基本知識，培養了自己分析和解決與本課程有關的具體機械所涉及的實際問題的能力。對平面連桿機構有了更加深刻的理解，為后續課程的學習奠定了堅實的基礎。而且，這次課程設計過程中，與同學激烈討論，團結合作，最終完美的實現了預期的目的，大家都受益匪淺，也對這次經歷難以忘懷。

其次通過這次課程設計，對牛頭刨床的工作原理及內部各傳動機構及機構選型、運動方案的確定以及對導桿機構運動分析有了初步詳細精確的了解，這都將為我以后參加工作實踐有了很大的幫助。非常有成就感，培養了很深的學習興趣。

我在這次設計中感到了合作的力量，增強了自己的團隊精神。這將使我受益終生。

六、參考文獻

馬履中

機械原理與設計

機械工業出版社 2009.1 馬履中

機械原理課程設計指導書

江蘇大學機械工程學院2008.2

第五篇：機械原理牛頭刨床課程設計----運動分析

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)));for i=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)));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));>> 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)));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));>> 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.*cos(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)));for i=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)