机电工程学院牛头刨床创新设计

title('速度线图');
xlabel('\it\theta1(°)');ylabel('\it\omega3 \omega4(rad/s) Ve(m/s)');grid on
subplot(212);h3=plotyy(o11,a,o11,ae);
title('加速度线图');
xlabel('\it\theta1(°)');ylabel('\it\alpha3 \alpha4(rad/s^2) \alphaE(m/s^2)');grid on
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*/
se(m)=l3*cos(o3(m))+l4*cos(o4(m));
if o1(m)==pi/2
o3(m)=pi/2; s3(m)=l1+l6;
end
if o1(m)==3*pi/2
o3(m)=pi/2; s3(m)=l6-l1;
end
A1=[cos(o3(m)),-s3(m)*sin(o3(m)),0,0;sin(o3(m)),s3(m)*cos(o3(m)),0,0;0,-l3*sin(o3(m)),-l4*sin(o4(m)),-1;0,l3*cos(o3(m)),l4*cos(o4(m)),0];
B2=-[-w3(m)*sin(o3(m)),(-ds(m)*sin(o3(m))-s3(m)*w3(m)*cos(o3(m))),0,0;w3(m)*cos(o3(m)),(ds(m)*cos(o3(m))-s3(m)*w3(m)*sin(o3(m))),0,0;0,-l3*w3(m)*cos(o3(m)),-l4*w4(m)*cos(o4(m)),0;0,-l3*w3(m)*sin(o3(m)),-l4*w4(m)*sin(o4(m)),0]*[ds(m);w3(m);w4(m);ve(m)];
§
题 号
1
导杆
机构
运动Βιβλιοθήκη 分析转速n2(r/min)
48
机架lO2O1(mm)
380
工作行程H(mm)
310
行程速比系数K
1.46
连杆与导杆之比lBC/lO1B
0.25
导杆
机构
动态
静力
分析
工作阻力Fmax(N)
4500
导杆质量m4(kg)
20
滑块6质量m6(kg)
70
导杆4质心转动惯量Js4(kg ·m2)
§2.4、绘制刀头位移曲线图————————————— 6
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————————————— 7
§3.2、程序编写过程（计算机C语言程序）—————— 8
§3.3、计算数据结果———————————————— 10
§3.4、位移、速度和加速度运动曲线图与分析 ————— 11
四、小结
心得体会————————————————————— 16
五、参考文献
参考文献————————————————————— 17
一、概述
§1.1、课程设计的目的
目的：
机械课程创新设计是培养学生机械系统方案设计能力的技术基础课程，他是机制专业课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机制专业课程的学习为基础，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专业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。
1.1
二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析
§2.1、方案分析
1.机构具有确定运动，自由度为F=3n-（2 ）=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；
F=[o11;o3./pi*180;o4./pi*180;se;w3;w4;ve;a3;a4;ae]';G=F(1:10:3601,:)
图（4）牛头刨床运动位置线图
分析：
随着摇杆的摆动，θ1的增大和减小，但摇杆牵引连杆，使得θ4的角度变化幅度不大，呈浮动装态。因为θ3和θ/2之间的关系，其大小变化和θ1的变化相反，而牛头刨床车刀的位移也随着θ3的大小变化做相应变化，当θ3的角度最大时，则车刀的位移量最小，当θ3达到实际运动中最小位置时，车刀的位移量最大。
（a）机械系统示意图 （b） 刨头阻力曲线图
（c） 执行机构运动简图
图1 牛头刨床
§1.4创新设计内容及工作量
1)根据给定的工作原理和设计数据确定机构的运动尺寸；
2)导杆机构的运动分析。用解析法求出刨头6的位移、速度、加速度及导杆4的角速度和角加速度，并编程绘制运动线图
3)编写计算机辅助优化设计与运动分析说明书，包括问题的数学模型、程序框图、源程序及计算结果图表等内容。
图（2）牛头刨床机构简图
由 得出 =33.66°
§2.3、杆组拆分
Ⅰ级杆组Ⅱ级杆组
Ⅱ级杆组
§2.4、绘制刀头位移曲线图
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BDEGB。投影方程式为
图（3）牛头刨床结构分析图
C2=w1*[-l1*w1*cos(o1(m));-l1*w1*sin(o1(m));0;0];B=B2+C2;D2=A2\B;E2(:,m)=D2;dds(m)=D2(1);a3(m)=D2(2);a4(m)=D2(3);ae(m)=D2(4);
end;
o11=o1*180/pi;y=[o3*180/pi;o4*180/pi];w=[w3;w4];a=[a3;a4];figure;
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。
§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
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*/
subplot(221);h1=plotyy(o11,y,o11, se);
title('位置线图');xlabel('\it\theta1(°)');ylabel('\it\theta3 \theta4,(°) Se(m)');grid on
subplot(222);h2=plotyy(o11,w,o11,ve);
B1=w1*[-l1*sin(o1(m));l1*cos(o1(m));0;0];D1=A1\B1;E1(:,m)=D1;ds(m)=D1(1);w3(m)=D1(2);w4(m)=D1(3);ve(m)=D1(4);
A2=[cos(o3(m)),-s3(m)*sin(o3(m)),0,0;sin(o3(m)),s3(m)*cos(o3(m)),0,0;0,-l3*sin(o3(m)),-l4*sin(o4(m)),-1;0,l3*cos(o3(m)),l4*cos(o4(m)),0];
徐州师范大学机电工程系课程设计
说明书
题目：牛头刨床运动计算分析
系 别
专业班级
学生姓名
学 号
指导教师
2011年2月20日 ～ 2011年3月4日
一、概述
§1.1、课程设计的目的——————————————— 2
§1.2、课程设计的要求——————————————— 2
§1.3、工作原理—————————————————— 2
§1.4、创新设计内容及工作量———————————— 3
§1.5、设计数据—————————————————— 4
二、牛头刨床主传动机构的结构设计与分析
§2.1、方案分析—————————————————— 4
§2.2、主传动机构尺寸的综合与确定————————— 5
§2.2、杆组拆分——————————————————5
§3.2、程序源代码（计算机C语言程序）
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#define PI 3.1415926
void main()
{
double a=0.110,b=0.535,c=0.134,d=0.380,e=0.523,f=5;
/*O1A=AB,b=O1B,c=BC,d=O1O2,e=H,f=ω1*/