2010年7月 牛头刨床主运动机构 课程设计 机械设计[样例5]

第一篇：2010年7月 牛头刨床主运动机构 课程设计 机械设计

《机 械 原 理》

课程设计计算说明书

题目：牛头刨床主传动机构的设计与分析

系 别 机械与汽车工程系系 专业班级 材料成型及控制工程 1081班 学生姓名 刘驾 学 号 10112608015 指导教师 侯玉英

2010年7月

目 录

一、概述

§1.1、课程设计的任务和目的————————————— 1 §1.2、课程设计的要求———————————————— 1 §1.3、课程设计的数据———————————————— 1

二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析

§2.1、机构选型、方案分析及方案的确定———————— 2 §2.2、主传动机构尺寸的综合与确定—————————— 2 §2.3、杆组拆分——————————————————— 3 §2.4、绘制机构运动简图——————————————— 3 §2.5、绘制刀头位移曲线图—————————————— 3

三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序

§3.1、解析法进行运动分析—————————————— 3 §3.2、程序编写过程（计算机C语言程序）——————— 5 §3.3、计算数据结果————————————————— 6 §3.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析—————— 7

四、小结

心得体会—————————————————————— 8

五、参考文献

参考文献—————————————————————— 8

一、概述

§1.1、课程设计的任务和目的 课程设计的任务：

（一）执行机构结构设计及分析

1． 牛头刨床的机构选型、运动方案拟定； 2． 主传动机构尺度综合及确定；

3． 机构的杆组拆分和机构简图的绘制； 4． 绘制刀头位移曲线图；

（二）执行机构运动分析

1． 建立数学模型，解析法进行运动分析； 2． 程序编写；

3． 上机调试程序；

4． 位移、速度和加速度运动曲线图与分析；

（三）撰写设计说明书

（四）考核

课程设计的目的：

机械原理课程设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他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。

§1.2、课程设计的要求

（1）根据牛头刨床的机构简图及必要的数据，进行机构的结构设计、结构分析和运动动力学分析；

（2）为了提高生产效率，要求刨刀的往复切削运动具有急回特性（切削时刨刀的移动速度低于空行程速度）；

（3）刨刀切削运动速度平稳；

（4）要求机构具有良好的传力特性（在整个行程中推动牛头刨床应有较小的压力角）。

§1.3、课程设计的数据

曲柄转速 n=48r/min 机架 LAC=380mm 工作行程 H=310mm 行程速比系数 K=1.46 连杆与导杆之比 LDE/LCD=0.25 曲柄与水平线的夹角 120°

二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析

§2.1、机构选型、方案分析及方案的确定 主执行机构设计参考方案：

方案1 方案2 方案3

方案分析： 方案

一、1.机构具有确定运动，自由度为F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄为机构原动件；

2.通过曲柄带动摆动导杆机构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

3.工作性能，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，可满足任意行程速比系数K的要求；

4.传递性能，机构传动角恒为90°，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；

5.动力性能，传动平稳，冲击震动较小；

6.结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易； 7.经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。方案确定：

综上所述，所以选择方案一。

§2.2、主传动机构尺寸的综合与确定 由已知数据经过计算得

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、杆组拆分

§2.4、绘制机构运动简图（见图纸）§2.5、绘制刀头位移曲线图

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

三、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序

§3.1、解析法进行运动分析

如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA及CDEGC。投影方程式为

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

上式等价于 l1cos13arccotl

6l1sin

1对3求导得：

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 求滑块E的SE、E、E 由（3）、（4）式得：

SEl3cos3l4cos

434arcsinHl3sinl

4求导得：

3l3cos34l

4cos 43l3sin(34)Ecos

4再求导得：

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、程序编写过程（计算机C语言程序）

#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、计算数据结果

各构件的位置、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、速度和加速度的运动曲线图与分析

四、小结

心得体会：通过这次课程设计我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己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。对平面连杆机构有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学激烈讨论，团结合作，最终完美的实现了预期的目的，大家都受益匪浅，也对这次经历难以忘怀。

其次通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构运动分析有了初步详细精确的了解，这都将为我以后参加工作实践有了很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。

最后，衷心感谢李辉导师耐心的指导，我们才能完成这次的课程设计。

五、参考文献

彭文生 李志民 机械设计(第二版)高等教育出版社

第二篇：牛头刨床课程设计

课程设计格式要求

1、封面及标题（题目名称）、年级、专业、班级、姓名和学号、指导老师。标题应能概括整个论文最重要的内容，言简意赅，引人注目，一般不宜超过20个字。（牛头刨床设计说明书）

2、目录。既是论文的提纲，也是论文组成部分的小标题，应标注相应页码。

3、引言（或序言）。说明本论文的目的、研究方法、成果和结论。尽可能保留原论文的基本信息，突出论文的创造性成果和新见解。而不应是各章节标题的简单罗列。引言以500字左右为宜。

4、正文。是论文的主体。

5、结论。论文结论要求明确、精炼、完整，应阐明自己的创造性成果或新见解，以及在本领域的意义。

6、参考文献。

（参考文献是期刊时，书写格式为：

[编号] 作者、文章题目、期刊名（外文可缩写）、年份、卷号、期数、页码。参考文献是图书时，书写格式为：

[编号] 者、书名、出版单位、年份、版次、页码。）

二

1.纸张型号：A4纸，10页以上。

2、论文格式的字体：各类标题（包括“参考文献”标题）用粗宋体；作者姓名、指导教师姓名、图表名、参考文献内容用楷体；正文、图表中内容、页眉、页脚、页码中的文字用宋体；英文用Times New Roman字体。

3、字体要求：

（1）论文标题2号黑体加粗、居中。

（2）填写姓名、专业、学号等项目时用3号楷体。

（3）目录另起页，3号黑体，内容为小4号仿宋，并列出页码。

（4）正文文字另起页，论文标题用3号黑体，正文文字一般用小4 号宋体，每段首起空两个格，单倍行距。

（5）正文文中标题

一级标题：标题序号为“

一、”，4号黑体，独占行，末尾不加标点符号。

二级标题：标题序号为“

（一）”与正文字号相同，独占行，末尾不加标点符号。三级标题：标题序号为“ 1.”与正文字号、字体相同。

四级标题：标题序号为“（1）”与正文字号、字体相同。

五级标题：标题序号为“ ① ”与正文字号、字体相同。

（11）参考文献：另起页，内容为5号宋体。

4、纸型及页边距：A4纸(297mm×210mm)。

5、页边距：上20mm，下15mm，左25mm，右20mm。

6、正文页数：10页及以上。

第三篇：牛头刨床凸轮机构的设计及运动分析课程设计

机械原理课程设计

编程说明书

设计题目：牛头刨床凸轮机构的设计及运动分析

指导教师： 设 计 者：

学

号： 班

级：

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

凸轮机构的设计

一、基本条件与要求

已知：

从动件的最大摆角 max 许用压力角[]，从动件的长度lo9D，推

程运动角，远休止角

s，回程运动角从动件见运动规律为等加、,等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

要求：

1）计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图，也可做动态显示。

2)确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际轮廓线，并按比例绘出机构运动简图，以上内容作在2号图纸上。

3)编写说明书

二、根据运动分析写出与运动方程式

1．设从动件起始角030.2．1）1/2,升程加速区，其运动方程为：

2*max*/(1*2):4*max*/(1*1):4*max/(1*1);

2）1/21, 属于升程减速区，其运动方程为：

max2*max*(1)*(1)/(1*1):4*max*(1)/1*1:4*max/1*1:

3）112,，属于远休止区，其运动方程为：

max:0:0:

4）(12)(123/2),属于回程加速区，其运动方程为：

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)，属于回程减速区，其运动方程为：

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，于近休止区，其运动方程为 0:0:0:

三

流程图

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、曲线图象及输出数据

六 课程设计总结

机械原理课程设计是对机器的主体结构进行分析或综合，是一个机械系统的设计必不可少的环节，是与实际的机械问题紧密相连的，使我们对机械原理课程的理解从抽象化到实际化的过度。通过一周的课程设计，让我对机械原理的知识内容得到巩固和加深。我们在设计中综合运用所学知识，学会了结合生产实践中的实际问题来解决机械工程问题，进行设计制造。通过对分析法进行机构设计的练习，训练了自己从工程中提炼数学模型的能力，以及利用计算机程序急C语言解决数学问题的方法。利用计算机知识进行比较全面的并且具有实际意义的课程设计。在课程设计过程中发现了自己还存在很多的不足，能力有限，多亏了老师的帮助，我能够顺利完成这项设计。在今后的学习生涯中，我会弥补自己的不足，多加实际操作，提高自己的水平。

七：参考文献

1、《机械原理》孙桓、陈作模，高等教育出版社，1995.8

2、《机械原理课程设计指导书》 徐萃萍 冷兴聚

3、《机械原理》电算课程设计指导书》 冷兴聚

4、《C语言设计》 谭浩强 清华大学出版社 1995.3

5、《C语言典型零件CAD》 王占勇 东北大学出版社 2000.9

6、《计算机图形学》 罗笑南 王若梅 中山大学出版社 1996

第四篇：牛头刨床课程设计(M)

《机 械 原 理》

课程设计说明书

题目：牛头刨床的设计与分析

系 别

专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 2010年 月

目 录

一、概述

§1.1、课程设计的任务—————————————————1 §1.2、课程设计的目的—————————————————1 §1.3、课程设计的方法—————————————————1

二、牛头刨床的设计任务

§2.1、设计题目————————————————————1 §2.2、设计内容————————————————————2 §2.3、设计要求————————————————————2

三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析

§3.1、设计数据————————————————————3 §3.2、机构选型、方案分析及方案的确定—————————3 §3.3、机构尺寸的计算与确定——————————————3

四、牛头刨床主传动机构的运动分析

§4.1、解析法运动分析—————————————————4 §4.2、运动曲线图———————————————————6

五、心得体会————————————————————————10

六、参考文献————————————————————————10

一、概述

§1.1、课程设计的任务

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。在此基础上初步掌握计算机程序的编制，并能用计算机解决工程技术问题。学会运用团队精神，集体解决技术难点的能力。

§1.2、课程设计的任务

（1）按设计任务书要求调研、比较设计的可能方案，比较方案的优劣，最终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、加速度；构件的角位移、角速度、角加速度。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；加速度与原动件转角曲线；

（5）根据给定机器的工作要求，在此基础上设计飞轮；

（6）根据方案对各机构进行运动设计，如对连杆机构按行程速比系数进行设计；对凸轮机构按从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线；对齿轮机构按传动比要求设计齿轮减速机构，确定齿轮传动类型，传动比并进行齿轮几何尺寸计算，绘制齿轮啮合图。按间歇运动要求设计间歇运动机等等；

（7）要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸；

（8）编制设计计算程序及相应曲线、图形；编写设计说明书。

§1.3、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，图解法的几何概念气清晰、直观，但需逐个位置分别分析设计计算精度较低；解析法精度高，且可对各个位置进行迅速分析计算，但需要有效方便的计算软件。随着计算机呃普及，计算绘图软件增多，图解法除了用人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图解设计分析计算，他的精度也可随之提高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提倡的方法。

二、牛头刨床的设计任务

§2.1、设计题目

牛头刨床事一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时，刨头（刨刀）作直线往复运动，其行程为H，每分钟的往复次数为N； 为了提高工件加工质量和刀具寿命，在切削工件时，要求速度较低且平稳，近似匀速运动；为了提高生产率，在空回行程时，由于不切削工件，要求回程速度较快。令刨头在一个工作循环中，受到大风切削阻力Fr较大，而空行程不受力，故在整个工作过程中，受力变化较大，需要安装飞轮来调节主轴的速度波动，以提高整个切削质量和电动机容量。为防止刀具与工作台的干涉，在行程H两端各留有0.05H的空刀行程。

§2.2、设计内容

1、根据题目设计要求，对指导书的设计方案提出另一种局部改进方案，通过设计分析，比较不同运动方案的优劣。

2、对方案的主要传动和执行构件进行尺寸综合，确定有关设计尺寸参数，绘制包括从原动件到执行构件间，组成该机器的所有传动机构的传动系统机构简图。

3、完成连杆机构的运动分析。每人在一个工作循环中（0度到360度）至少取12个机构位置，画出各位置机构简图，并进行运动速度分析，最后绘出刨头的位移及速度运动线图。

4、完成飞轮的设计（假设刨头的驱动力恒定，且除刀具的质量外，其它构件质量不计）。根据上面的运动分析，以齿轮—曲柄轴为等效构件，并以上述位置画出机构的等效转动惯量、等效阻力矩及驱动力矩图，并设计飞轮。

§2.3、设计要求

1、完成整个机构的运动简图一张

2、完成连杆机构运动分析图纸一张，绘出刨头对曲柄的位移及速度运动线图、等效转动惯量、等效阻力矩及驱动力矩图，设计出飞轮的转动惯量；（若采用计算机进行机构的运动分析，并用计算机作出上述各图，打印出计算机程序和各机构分析图，则该一号图纸可省略）

3、设计计算说明书一份，不少于2000字，包括内容：

（1）封面；（2）目录；（3）原始资料和数据；（4）所有设计计算分析过程；（5）参考文献

4、说明书要求字迹工整，绘图准确，装订成册。

5、作图要求准确，比例适当，布局均匀，图纸的边框、标题栏等要求符合国家规范，图面整洁。

三、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析

§3.1、设计数据

曲柄转速 n=60r/min 不均匀系数 [δ]=0.08 工作行程 H=650mm 行程速比系数 K=1.4 刨刀质量 M=80kg 行程阻力 Fr=6kN

§3.2、机构选型、方案分析及方案的确定 主执行机构设计参考方案：

方案1 方案2 方案3 方案分析： 方案

一、1.机构具有确定运动，自由度为F=3n-（2Pl+Ph）=3×5-(2×7+0)=1，曲柄为机构原动件；

2.通过曲柄带动摆动导杆机构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

3.工作性能，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，可满足任意行程速比系数K的要求；

4.传递性能，机构传动角恒为90°，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大；

5.动力性能，传动平稳，冲击震动较小；

6.结构和理性，结构简单合理，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易； 7.经济性，无特殊工艺和设备要求，成本较低。方案确定：

综上所述，所以选择方案一。

§3.3、机构尺寸的计算与确定 由已知数据经过计算得

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

假设i总=18=i1*i2*i3*i4

21278(mm)

i1=3 i2=2 i3=2 i4=1.5 根据传动比计算可得齿轮半径和齿数（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、牛头刨床主传动机构的运动分析及程序

§4.1、解析法进行运动分析

如右图，建立直角坐标系，并标出各杆矢量及方位角。利用两个封闭图形ABCA及CDEGC。投影方程式为

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 上式等价于 3arccot对3求导得：

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 求滑块E的SE、E、E 由（3）、（4）式得：

SEl3cos3l4cosHl3sin34arcsinl

4求导得：

3l3cos34l

4cos43l3sin(34)Ecos

9）10）

11）12）13）（（（（（§4.2、运动曲线图

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、心得体会

通过这次课程设计我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己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。对平面连杆机构有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学激烈讨论，团结合作，最终完美的实现了预期的目的，大家都受益匪浅，也对这次经历难以忘怀。

其次通过这次课程设计，对牛头刨床的工作原理及内部各传动机构及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构运动分析有了初步详细精确的了解，这都将为我以后参加工作实践有了很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。

我在这次设计中感到了合作的力量，增强了自己的团队精神。这将使我受益终生。

六、参考文献

马履中

机械原理与设计

机械工业出版社 2009.1 马履中

机械原理课程设计指导书

江苏大学机械工程学院2008.2

第五篇：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)));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)