机械原理课程设计
牛头刨床机构。
1、课程设计的目的。
机械原理课程设计是继机械原理课程之后独立的设计课程。其目的是进一步加深学生对所学知识的理解。使学生对于机构分析与综合的基本理论、基本方法有一个系统的完整的概念，培养学生综合运用所学知识独立解决机构设计问题的能力和使用计算机解决工程技术问题的能力。
同时培养学生的创新精神。
2、课程设计的任务
课程设计的任务是根据要求拟定和论证机器的主体机构的设计方案，并对选定方案进行运动分析，确定飞轮转动惯量，对进给凸轮机构和齿轮机构进行设计计算，最后完成设计图纸，设计说明书，打印源程序和计算结果、图表结果。
本课程设计包括：主体机构设计，凸轮机构设计，齿轮机构设计三个部分。
3、主要内容：
1) 主体机构设计。
1、主体运动的运动要求和动力要求
1）刨刀工作行程要求速度比较平稳，空回行程时刨刀快速退回，机构行程速比系数在1.4 左右。由k=(180°+θ180°-θ1.4得，极位夹角=30°
2）刨刀行程h=300mm，曲柄转速n=60(r/mi n)，切削力p=7000n， 许用传动角[γ]50°。
3）切削力p 大小及变化规律如图1 所示，在切削行程的两端留出一点空程。
图1 切削力
其中h=300mm，p=7000n
2．方案一（摆动导杆机构与摇杆滑块机构组合）
1）确定机构尺寸（长度单位均为mm）
确定机构尺寸（单位mm）：
如图是机构的两个极限位置。
令o1o2=300
o2a=300*sin15
o1b=150/sin15
令bc=147（为四分之一至三分之一的o1b)
gm=o1b-o1b*cos15
l=o1b-gm*0.5
bcm=arcsin(0.5*gm/bc)
s0=bc*cos∠bcm+o1b*cos75
得：s0=294.78 o1b=580 o1o2=300
o2a=77 bc=147
图1-2 取第i方案的第4位置和第9位置（如下图1-3）进行速度和加速度分析。
图 1-32. 对位置4点进行速度分析和加速度分析。
a） 速度分析
取速度比例尺=
对a点。方向。大小。
v= v==
对于c点。方向。大小。
速度分析图：
图 1-4b)加速度分析
选取加速度比例尺为=
对于a点：方向： aa
大小。由于== 2=
= 已知，根据加速度图1-5可得：
另外还可得出： =
对于c点 方向：//b→ c→b
大小。由==,已知，根据根据加速度图可得：
加速度分析图：
图 1-53．对位置9点进行速度分析和加速度分析。
（a） 速度分析
取速度比例尺=
对a点。方向。大小。
v= v==
对于c点。方向。大小。
速度分析图：
图 1-6b)加速度分析
选取加速度比例尺为=
对于a点：方向： aa
大小。由于== 2=
= 已知，根据加速度图1-7可得：
另外还可得出： =
对于c点 ：
方向：//b→ c→b
大小。由==,已知，根据根据加速度图可得：
加速度分析图：
列方程求解：
令l1=o1b l2=o1o2 l3=o2a l4=bc l5=01a θ1 为01b 与水平的夹角，θ2为曲柄的角位移 ,θ3为bc与水平线的夹角。
利用复数解析法列方程：
l5*e^iθ1=i*l2+l3*e^iθ2
x+l4*e^iθ3+i*l=l1*e^iθ1+s0
利用欧拉公式并且虚实部分离得出方程组：
l5*sinθ1=l2+l3*sinθ2
l5*cosθ1=l3*cosθ2
l4*sinθ3+l=l1*sinθ1
x+l4*cosθ3=l1*cosθ1+s0
可求解出位移x，以及θ1，θ3
在这四个方程的基础上同时在等号两边对时间求导得出：
vo1a*sinθ1+w1*l5*cosθ1=w2*l3*cosθ2
vo1a*cosθ1-w1*l5*sinθ1=-l3*sinθ2*w2
l4*cosθ3*w3=l1*cosθ1*w1
vc+l4*(-sinθ3)*w3=l1*(-sinθ1)*w1
可求解出：vc,w3,w1
对以上四个方程再次对时间求导得出：
ao1a*sinθ1+vo1a*cosθ1*w1+vo1a*cosθ1*w1+l5*(-sinθ1)*w1^2+l5*cosθ1*β1=l3*(-sinθ2)*w2^2
ao1a*cosθ1+vo1a*(-sinθ1)*w1-(vo1a*sinθ1*w1+l5*cosθ1*w1^2+l5*sinθ1*β1)=-l3*cosθ2*w2^2
l4*(-sinθ3)*w3^2+l4*cosθ3*β3=l1*(-sinθ1)w1^2+l1*cosθ1*β1
a+ l4*(-cosθ3)*w3^2+l4*(-sinθ3)*β3=l1*(-sinθ1)*w1^2+l1*(-sinθ1)β1
可求出：a，β1，β3
对以上四个方程再次对时间求导得出：
ao1a*sinθ1+vo1a*cosθ1*w1+vo1a*cosθ1*w1+l5*(-sinθ1)*w1^2+l5*cosθ1*β1=
l3*(-sinθ2)*w2^2
ao1a*cosθ1+vo1a*(-sinθ1)*w1-(vo1a*sinθ1*w1+l5*cosθ1*w1^2+l5*sinθ1*β1)=
l3*cosθ2*w2^2
l4*(-sinθ3)*w3^2+l4*cosθ3*β3=
l1*(-sinθ1)w1^2+l1*cosθ1*β1
a+ l4*(-cosθ3)*w3^2+l4*(-sinθ3)*β3=
l1*(-sinθ1)*w1^2+l1*(-sinθ1)β1
可求出：a，β1，β3
利用matlab计算：位移图。
> l1=580;l2=300;l3=77;l4=147;
> rad20=0:(5/180)*pi:2*pi;
> rad2=(195/180)*pi-rad20;
> l5=sqrt(l2^2+l3^2+2*l2*l3*sin(rad2));
> rad1=acos(l3*cos(rad2)./l5);
> l=570;
> rad3=asin((l1*sin(rad1)-l)/l4);
> x=l1*cos(rad1)+s0-l4*cos(rad3);
> plot(rad20,x)
> xlabel('rad20'),ylabel('x mm'),title('位移图');
速度图：> n=60;
> w2=2*pi*60/n;
> w1=(w2*l3.*cos(rad2)+(l3*sin(rad2)*w2.*sin(rad1)).
cos(rad1)).l5.*sin(rad1).
*sin(rad1)./cos(rad1)+l5.*cos(rad1));
> v01a=(w1.*l5.*sin(rad1)-l3*sin(rad2)*w2)./cos(rad1);
> w3=(l1.*cos(rad1).*w1)./l4.*cos(rad3));
> dx=-l1.*sin(rad1).*w1+l4.*sin(rad3).*w3;
> plot(rad20,dx);
> xlabel('rad20'),ylabel(' mm/s'),title('速度图');
加速度图。>beita1=(-l3*sin(rad2)*w2*w2+l5.*sin(rad1).
*w1.*w1-2*v01a.*cos(rad1).
*w1-((l3*cos(rad2)*w2*w2+2*v01a.*sin(rad1).*w1+l5.
*cos(rad1).*w1.*w1).
*sin>>(rad1)).cos(rad1)))l5.*sin(rad1).
*sin(rad1)./cos(rad1)+l5.*cos(rad1
>a01a=(-l3*cos(rad2)*w2*w2+2*v01a.*sin(rad1).*w1+l5.
*cos(rad1).*w1.*w1+l5.
*sin(rad1).*beita1)./cos(rad1);
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