机械原理课程设计说明书。
设计题目牛头刨床连杆机构设计。
学院机电学院专业机械工程及其自动化。
班级机械10-1 学号 1010430103
学生姓名程玉强
指导教师郑晓雯。
完成日期 2010 年 7 月 5 日。
中国矿业大学（北京）
1.牛头刨床简介。
1.1牛头刨床功能简介及工作原理。
1.2相关设计参数及设计条件。
1.3设计任务。
2.牛头刨床执行机构设计。
2.1设计方案的比较选择。
2.2机构的运动分析。
3.设计小结。
参考文献。1.牛头刨床简介。
1.1牛头刨床功能简介及工作原理。
中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。
由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的。牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产，生产率较低。
普通牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2 和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6 带动刨头6 和刨刀7 作往复运动。
刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8 通过四杆机构1-9-10-11 与棘轮带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05h 的空刀距离，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。
1.2相关设计参数及设计条件。
为提高工作效率，连杆机构要求具有急回特性，满足运动要求。
1.3设计任务。
a. 根据牛头刨床的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。
b. 根据给定的数据确定机构的运动尺寸。
c. 应用解析法对导杆机构进行运动分析。
2.牛头刨床执行机构设计。
2.1设计方案的比较选择。
根据原始数据和工艺要求，设计方案如下：
方案一：连杆机构中的运动副一般均为低副，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且一般是集合封闭，对保证工作的可靠性有利。连杆上各点的轨迹是不同形状的曲线，其形状随着各构件相对长度的改变而改变，改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律，故连杆机构可满足一些特定的工作需要，但易产生较大的误差积累，使机械效率降低，并且连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般的平衡方法加以消除，不宜用于高速运动。
方案二：图2.2凸轮机构。
凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆的到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。 缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点。线接触，易磨损，凸轮机构制造困难。
方案三：机构自由度为f=3n-（2pl+ph）=3×5-(2×7+0)=1，工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓，摆动导杆机构具有急回特性，能承受较大的载荷，传动平稳，冲击震动较小，结构简单，尺寸和质量也较小，制造和维修也较容易，成本较低。
综合以上方案，方案三最优。
2.2机构的运动分析。
运动简图如下：
机构的尺寸设计：
行程速比系数k=1.46
极位夹角 机架距离
导杆长度 曲柄长度
连杆长度 机构运动分析：
要求计算导杆3 的方位角，角速度及角加速度和刨头5上点e的位移，速度和加速度。
该牛头刨床为一个六杆机构。先建立一直角坐标系如图，并标出各杆矢及各杆矢的方位角。其中共有四个未知量、、、为求解需建立两个封闭矢量方程，为此需利用两个封闭图abca及cdegc。
1）求导杆3 的角位移，角速度和角加速度，由封闭形abca 可得
写成复数形式为。a）
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