三、机构选型、方案分析及方案的确定
方案一的运动分析及评价
（1） 运动是否具有确定的运动
该机构中构件n=5。在各个构件构成的的运动副中Pl=6,Ph=1.凸轮和转子、2杆组成运动副中有一个局部自由度，即F'=1。机构中不存在虚约束。.由以上条件可知：机构的自由
度 F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构的原动件是凸轮机构，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。
（2） 机构传动功能的实现
在原动件凸轮1带动杆2会在一定的角度范围内摇动。通过连杆3推动滑块4运动，从而实
现滑块(刨刀)的往复运动。
（3） 主传动机构的工作性能
凸轮1的角速度恒定，推动2杆摇摆，在凸轮1随着角速度转动时，连杆3也随着杆2的摇动不断的改变角度，使滑块4的速度变化减缓，即滑块4的 速度变化在切削时不是很快，速度趋于匀速；在凸轮的回程时，只有惯性力和摩擦力，两者的作用都比较小，因此，机构在传动时可以实现刨头的工作行程速度较 低，而返程的速度较高的急回运动。传动过程中会出现最小传动角的位置，设计过程中应注意增大基圆半径，以增大最小传动角。机构中存
在高副的传动，降低了传 动的稳定性。
（4） 机构的传力性能
要实现机构的往返运动，必须在凸轮1和转子间增加一个力，使其在回转时能够顺利的返回，方法可以是几何封闭或者是力封闭。几何封闭为在凸轮和转子设计成齿轮形状，如共扼
齿轮，这样就可以实现其自由的返回。
机构在连杆的作用下可以有效的将凸轮1的作用力作用于滑块4。但是在切削过程中连杆3和杆2也受到滑块4的作用反力。杆2回受到弯力，因此对于杆2的弯曲强度有较高的要求。同时，转子与凸轮1的运动副为高副，受到的压强较大。所以该机构不适于承受较大的载荷，
只使用于切削一些硬度不高的高的小型工件。
该机构在设计上不存在影响机构运转的死角，机构在运转过程中不会因为机构本身的问题而
突然停下。
（5）机构的动力性能分析。
由于凸轮的不平衡，在运转过程中，会引起整个机构的震动，会影响整个机构的寿命。所以在设计使用的过程中应处理好机械的震动问题，可以增加飞轮减少机械的震动，以免造成不
必要的损失和危险。
（6） 机构的合理性
此机构使用凸轮和四连杆机构，设计简单，维修，检测都很方便。同时，机构的尺寸要把握好，如杆2太长的话，弯曲变形就会很大，使杆2承受不了载荷而压断，如果太短的话，就不能有效的传递凸轮1的作用力和速度。同时。凸轮具有不平衡性，在设计中尽量使凸轮的
重量小一些，减小因为凸轮引起的整个机构的不平衡和机器的震动。
（7）机构的经济性
该机构使用的连杆和凸轮都不是精密的结构，不需要特别的加工工艺，也不需要特别的材料来制作，也不需要满足特别的工作环境，所以该机构具有好的经济效益，制作方便，实用。不过机器的运转可能会造成一定的噪音污染；凸轮机构为高副机构，不宜承受较大的载荷。
方案二的运动分析和评价
（1）运动是否具有确定的运动
该机构由齿条、扇形齿轮3、滑块2和杆1组成，其中杆1为主动件。滑块2以移动副的方式和扇形齿轮3连在一起。机构具有3个活动构件。机构中的运动副有原动件1的铰接，1和2的转动副以及2和3的移动副。机构中的运动副全都是低副，且Pl=4.在该机构中没有
高副，也不存在局部自由度和虚约束。由此可知：
F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构中有一个原动件，原动件的个数等于该机构的自由度。所以，该机构具有确定的运
动。
（2）机构功能的实现
根据机构图可知，整个机构的运转是由原动件1带动的。杆1通过滑块2带动扇形齿轮3
的运动。扇形齿轮3和与刨头连接的齿条啮合。从而实现刨刀的往复运动。
（3）机构的工作性能
该机构中原动件1对滑块2的压力角一直在改变。但是原动件1的长度较小，扇形齿轮的半径较大，即原动件1的变化速度对于扇形齿轮3的影响不是很大，同时机构是在转速不大的情况下运转的，也就是说，在扇形齿轮作用下的齿条的速度在切削过程中变化不大。趋
于匀速运行。
原动件1在滑块2上的速度始终不变，但是随着原动件1的运转，在一个周期里，BC的长度由小到大，再变小。而BC的长度是扇形齿轮3的回转半径，也就是说，在机构的运行过程中，推程的速度趋于稳定，在刨头回程时，由于扇形齿轮受到齿条的反作用力减小。`还有扇形齿轮3的回转半径减小，使扇形齿轮的回程速度远大于推程时的速度。即可以达到刨床在切削时速度较低，但是在回程时有速度较高的急回运动的要求。在刨头往返运动的过
程中，避免加减速度的突变的产生。
（4）机构的传递性能
该机构中除了有扇形齿轮和齿条接触的两个高副外，所有的运动副都是低副，齿轮接触的运动副对于载荷的承受能力较强，所以，该机构对于载荷的承受能力较强，适于加工一定硬度的工件。同时。扇形齿轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载荷的过大而出
现机构的断裂。
在整个机构的运转过程中，原动件1是一个曲柄，扇形齿轮3只是在一定的范围内活动，对于杆的活动影响不大，机构的是设计上不存在运转的死角，机构可以正常的往复运行。
（5）机构的动力性能分析
该机构的主传动机构采用导杆机构和扇形齿轮，齿条机构。齿条固结于刨头的下方。扇形齿轮的重量较大，运转时产生的惯量也比较大，会对机构产生一定的冲击，使机构震动，
不过在低速运转情况下，影响不会很大。
（6）机构的合理性
该机构的设计简单，尺寸可以根据机器的需要而进行选择，不宜过高或过低。同时，扇形齿轮的重量有助于保持整个机构的平衡。使其重心稳定。由于该机构的设计较为简单。所以维修方便。，除了齿轮的啮合需要很高的精确度外没有什么需要特别设计的工件，具有较好
的合理性。
（7）机构的经济性能
该机构中扇形齿轮与齿条的加工的精度要求很高，在工艺上需要比较麻烦的工艺过程，制
作起来不是很容易。此方案经济成本较高。
方案三：
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。
§3.3、机构尺寸的计算与确定
由已知数据经过计算得
AC=400mm
AB=103.5mm
CD=580mm
h=570mm
DE=150mm
§4.2、运动曲线图
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
三、机构选型、方案分析及方案的确定
方案一的运动分析及评价
（1） 运动是否具有确定的运动
该机构中构件n=5。在各个构件构成的的运动副中Pl=6,Ph=1.凸轮和转子、2杆组成运动副中有一个局部自由度，即F'=1。机构中不存在虚约束。.由以上条件可知：机构的自由
度 F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构的原动件是凸轮机构，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。
（2） 机构传动功能的实现
在原动件凸轮1带动杆2会在一定的角度范围内摇动。通过连杆3推动滑块4运动，从而实
现滑块(刨刀)的往复运动。
（3） 主传动机构的工作性能
凸轮1的角速度恒定，推动2杆摇摆，在凸轮1随着角速度转动时，连杆3也随着杆2的摇动不断的改变角度，使滑块4的速度变化减缓，即滑块4的 速度变化在切削时不是很快，速度趋于匀速；在凸轮的回程时，只有惯性力和摩擦力，两者的作用都比较小，因此，机构在传动时可以实现刨头的工作行程速度较 低，而返程的速度较高的急回运动。传动过程中会出现最小传动角的位置，设计过程中应注意增大基圆半径，以增大最小传动角。机构中存
在高副的传动，降低了传 动的稳定性。
（4） 机构的传力性能
要实现机构的往返运动，必须在凸轮1和转子间增加一个力，使其在回转时能够顺利的返回，方法可以是几何封闭或者是力封闭。几何封闭为在凸轮和转子设计成齿轮形状，如共扼
齿轮，这样就可以实现其自由的返回。
机构在连杆的作用下可以有效的将凸轮1的作用力作用于滑块4。但是在切削过程中连杆3和杆2也受到滑块4的作用反力。杆2回受到弯力，因此对于杆2的弯曲强度有较高的要求。同时，转子与凸轮1的运动副为高副，受到的压强较大。所以该机构不适于承受较大的载荷，
只使用于切削一些硬度不高的高的小型工件。
该机构在设计上不存在影响机构运转的死角，机构在运转过程中不会因为机构本身的问题而
突然停下。
（5）机构的动力性能分析。
由于凸轮的不平衡，在运转过程中，会引起整个机构的震动，会影响整个机构的寿命。所以在设计使用的过程中应处理好机械的震动问题，可以增加飞轮减少机械的震动，以免造成不
必要的损失和危险。
（6） 机构的合理性
此机构使用凸轮和四连杆机构，设计简单，维修，检测都很方便。同时，机构的尺寸要把握好，如杆2太长的话，弯曲变形就会很大，使杆2承受不了载荷而压断，如果太短的话，就不能有效的传递凸轮1的作用力和速度。同时。凸轮具有不平衡性，在设计中尽量使凸轮的
重量小一些，减小因为凸轮引起的整个机构的不平衡和机器的震动。
（7）机构的经济性
该机构使用的连杆和凸轮都不是精密的结构，不需要特别的加工工艺，也不需要特别的材料来制作，也不需要满足特别的工作环境，所以该机构具有好的经济效益，制作方便，实用。不过机器的运转可能会造成一定的噪音污染；凸轮机构为高副机构，不宜承受较大的载荷。
方案二的运动分析和评价
（1）运动是否具有确定的运动
该机构由齿条、扇形齿轮3、滑块2和杆1组成，其中杆1为主动件。滑块2以移动副的方式和扇形齿轮3连在一起。机构具有3个活动构件。机构中的运动副有原动件1的铰接，1和2的转动副以及2和3的移动副。机构中的运动副全都是低副，且Pl=4.在该机构中没有
高副，也不存在局部自由度和虚约束。由此可知：
F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构中有一个原动件，原动件的个数等于该机构的自由度。所以，该机构具有确定的运
动。
（2）机构功能的实现
根据机构图可知，整个机构的运转是由原动件1带动的。杆1通过滑块2带动扇形齿轮3
的运动。扇形齿轮3和与刨头连接的齿条啮合。从而实现刨刀的往复运动。
（3）机构的工作性能
该机构中原动件1对滑块2的压力角一直在改变。但是原动件1的长度较小，扇形齿轮的半径较大，即原动件1的变化速度对于扇形齿轮3的影响不是很大，同时机构是在转速不大的情况下运转的，也就是说，在扇形齿轮作用下的齿条的速度在切削过程中变化不大。趋
于匀速运行。
原动件1在滑块2上的速度始终不变，但是随着原动件1的运转，在一个周期里，BC的长度由小到大，再变小。而BC的长度是扇形齿轮3的回转半径，也就是说，在机构的运行过程中，推程的速度趋于稳定，在刨头回程时，由于扇形齿轮受到齿条的反作用力减小。`还有扇形齿轮3的回转半径减小，使扇形齿轮的回程速度远大于推程时的速度。即可以达到刨床在切削时速度较低，但是在回程时有速度较高的急回运动的要求。在刨头往返运动的过
程中，避免加减速度的突变的产生。
（4）机构的传递性能
该机构中除了有扇形齿轮和齿条接触的两个高副外，所有的运动副都是低副，齿轮接触的运动副对于载荷的承受能力较强，所以，该机构对于载荷的承受能力较强，适于加工一定硬度的工件。同时。扇形齿轮是比较大的工件，强度比较高，不需要担心因为载荷的过大而出
现机构的断裂。
在整个机构的运转过程中，原动件1是一个曲柄，扇形齿轮3只是在一定的范围内活动，对于杆的活动影响不大，机构的是设计上不存在运转的死角，机构可以正常的往复运行。
（5）机构的动力性能分析
该机构的主传动机构采用导杆机构和扇形齿轮，齿条机构。齿条固结于刨头的下方。扇形齿轮的重量较大，运转时产生的惯量也比较大，会对机构产生一定的冲击，使机构震动，
不过在低速运转情况下，影响不会很大。
（6）机构的合理性
该机构的设计简单，尺寸可以根据机器的需要而进行选择，不宜过高或过低。同时，扇形齿轮的重量有助于保持整个机构的平衡。使其重心稳定。由于该机构的设计较为简单。所以维修方便。，除了齿轮的啮合需要很高的精确度外没有什么需要特别设计的工件，具有较好
的合理性。
（7）机构的经济性能
该机构中扇形齿轮与齿条的加工的精度要求很高，在工艺上需要比较麻烦的工艺过程，制
作起来不是很容易。此方案经济成本较高。
方案三：
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。
§3.3、机构尺寸的计算与确定
由已知数据经过计算得
AC=400mm
AB=103.5mm
CD=580mm
h=570mm
DE=150mm
§4.2、运动曲线图
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