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【题目1】基于ProE的牛头刨床主运动的设计与运动学分析设计.doc

基于ProE的牛头刨床主运动的设计和运动学分析【全套图纸+毕业论文】【机械专业原创设计】

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关键词：: 基于 proe 牛头刨床运动设计以及运动学分析全套图纸毕业论文机械专业原创

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摘要
本设计课题为基于Pro/E的牛头刨床主运动的设计与运动学分析，根据设计任务书的要求以及设计参考数据的要求，来对牛头刨床进行设计研究。先是通过对平面四杆机构的类型与演化及急回运动理论与实现的分析，来阐述平面四杆机构的理论，从而来设计牛头刨床。
然后通过对牛头刨床的结构及主运动的工作原理进行分析，构思三种或三种以上刨削主体机构的运动方案，通过分析来确定主运动的方案；然后根据给定的参考数据利用图解法确定机构的尺寸；再利用Pro/E进行主运动实体三维模型并进行构件连接，创建主运动的运动学虚拟模型。
最后再利用Pro/E进行主运动的运动学分析，分析刨头的位移、速度、加速度，据此改进方案。从而使牛头刨床的设计精度得到提高，近而提高效率。
关键词：平面四杆机构；急回运动；三维建模；运动仿真；运动学分析

Abstract
Designs the shaping machine according to the design project description request as well as the design reference data request the main motion.Through to the plane four pole organization type and evolved and the quick return motion and the realization analysis, elaborates the plane four pole organization theory, thus designs the shaping machine.
Through carries on the analysis to the shaping machine structure and the host movement principle of work, forms in one's mind three kinds or above shapes the main body organization the movement plan, carries on the appraisal through the analysis, finally determines the host movement the plan; Then the basis assigns reference data use graphic method determination organization size; Again carries on the host movement entity three-dimensional model using Pro/E and carries on the component connection, founds the host movement the kinematics virtual model.
Finally carries on the host movement again using Pro/E the kinematic analysis, the analysis discount displacement, the speed, the acceleration, according to the above improvement program. Thus enable the shaping machine the precision to obtain the enhancement, thus enhances the efficiency, the expanded production.
Key word: Four pole organizations; Quick return motion; Three dimensional modelling; Movement simulation; Kinematic

1 绪论 1
1.1概述 1
1.1.1设计要求 1
1.1.2牛头刨床的结构简介 1
1.2本章小结 4
2 平面四杆机构理论 5
2.1类型 5
2.1.1 四杆机构的基本形式 5
2.2平面四杆机构的演化 10
2.3急回运动理论 12
2.2.1急回运动 12
2.2.2急回四杆机构综合 19
2.2.4主运动方案的分析与确定 21
2.4本章小结 22
3 利用Pro/e构件主运动实体三维模型 23
3.1齿轮的建模 23
3.2导杆CD的建模 24
3.3滑块的建模 25
3.4刨头的建模 26
3.5床身的建模 27
3.6牛头刨床工作装置装配 28
3.7本章小节 29
4 主运动机构的运动学分析 30
4.1运动学分析的简介 30
4.2主运动运动学分析 31
4.3本章小结 39
总结 40
参考文献 41
致谢 42

第一章绪论
1.1设计要求
牛头刨床是一种用于切削平面的加工机床，它是依靠刨刀的往复运动和支承并固定工件的工作台的单向间歇移动来实现对平面的切削加工。刨刀向左运动时切削工件，向右运动时为空回。

图1 牛头刨床主运动机构
设计要求与设计参考数据
1．刨刀所切削的工件长度为L，并要求刀具在切削工件前后各有一段约0.05L的空刀行程；
2．为保证加工质量，要求刨刀在工作行程时速度比较均匀，许用速度不均匀系数[]=10%；
3．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，其行程速
比系数K控制为1.4~2.0；

内容简介：: 徐州工业职业技术学院毕业论文姓名：学号：系部：机械工程系专业：机械制造及自动化论文题目：基于Pro/E的牛头刨床主运动的设计与运动学分析（题目1）指导教师：职称：论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名：日期：摘要本设计课题为基于Pro/E的牛头刨床主运动的设计与运动学分析，根据设计任务书的要求以及设计参考数据的要求，来对牛头刨床进行设计研究。先是通过对平面四杆机构的类型与演化及急回运动理论与实现的分析，来阐述平面四杆机构的理论，从而来设计牛头刨床。然后通过对牛头刨床的结构及主运动的工作原理进行分析，构思三种或三种以上刨削主体机构的运动方案，通过分析来确定主运动的方案；然后根据给定的参考数据利用图解法确定机构的尺寸；再利用Pro/E进行主运动实体三维模型并进行构件连接，创建主运动的运动学虚拟模型。最后再利用Pro/E进行主运动的运动学分析，分析刨头的位移、速度、加速度，据此改进方案。从而使牛头刨床的设计精度得到提高，近而提高效率。关键词：平面四杆机构；急回运动；三维建模；运动仿真；运动学分析AbstractDesigns the shaping machine according to the design project description request as well as the design reference data request the main motion.Through to the plane four pole organization type and evolved and the quick return motion and the realization analysis, elaborates the plane four pole organization theory, thus designs the shaping machine.Through carries on the analysis to the shaping machine structure and the host movement principle of work, forms in ones mind three kinds or above shapes the main body organization the movement plan, carries on the appraisal through the analysis, finally determines the host movement the plan; Then the basis assigns reference data use graphic method determination organization size; Again carries on the host movement entity three-dimensional model using Pro/E and carries on the component connection, founds the host movement the kinematics virtual model.Finally carries on the host movement again using Pro/E the kinematic analysis, the analysis discount displacement, the speed, the acceleration, according to the above improvement program. Thus enable the shaping machine the precision to obtain the enhancement, thus enhances the efficiency, the expanded production.Key word: Four pole organizations; Quick return motion; Three dimensional modelling; Movement simulation; Kinematic 1 绪论11.1概述11.1.1设计要求11.1.2牛头刨床的结构简介11.2本章小结42 平面四杆机构理论52.1类型52.1.1 四杆机构的基本形式52.2平面四杆机构的演化102.3急回运动理论122.2.1急回运动122.2.2急回四杆机构综合192.2.4主运动方案的分析与确定212.4本章小结223 利用Pro/e构件主运动实体三维模型233.1齿轮的建模233.2导杆CD的建模243.3滑块的建模253.4刨头的建模263.5床身的建模273.6牛头刨床工作装置装配283.7本章小节294 主运动机构的运动学分析304.1运动学分析的简介304.2主运动运动学分析314.3本章小结39总结40参考文献41致谢42第一章绪论1.1设计要求牛头刨床是一种用于切削平面的加工机床，它是依靠刨刀的往复运动和支承并固定工件的工作台的单向间歇移动来实现对平面的切削加工。刨刀向左运动时切削工件，向右运动时为空回。图1 牛头刨床主运动机构设计要求与设计参考数据1刨刀所切削的工件长度为L，并要求刀具在切削工件前后各有一段约0.05L的空刀行程；2为保证加工质量，要求刨刀在工作行程时速度比较均匀，许用速度不均匀系数d=10%；3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，其行程速比系数K控制为1.42.0；4导杆的最大压力角为最小值。设计参考数据方案号12345678910导杆机构运动分析曲柄转速n(r/min)48525048556065605860机架LAC(mm)380360370400410380370400400380工件长度L (mm)310330380250310310320450370360行程速比系数K1.461.441.531.341.371.461.481.451.51.45三、设计任务1论述牛头刨床的结构，主运动工作原理；2阐述平面四杆机构理论（平面四杆机构的类型与演化，急回运动理论与实现）；3构思三种以上刨削主体机构运动方案，并进行分析评价，确定主运动方案；4根据给定的参考数据利用图解法确定机构的尺寸； 5利用Pro/E构件主运动实体三维模型，并进行构件连接，创建主运动的运动学虚拟模型；6利用Pro/E进行主运动的运动学分析，分析刨头的位移，速度，加速度，据此改进设计方案；7撰写毕业设计说明书。1.1.2 牛头刨床结构简介图1-2牛头刨床外形图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。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。第2章阐述平面四杆机构原理2.1平面四杆机构的基本性质2.1.1 曲柄存在的条件：1、连架杆或机架中必须有一个最短杆2、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和（杆长条件）三种基本类型的判别方法：满足杆长条件时：a取连架杆为最短杆，可得到曲柄摇杆机构 b取机架为最短杆，可得到双曲柄机构 c取连杆为最短杆，可得到双摇杆机构不满足杆长条件：无论取何杆为最短杆，只能得到双摇杆机构2.1.2 死点位置： 1、定义：连杆与从动件共线的位置叫做四点位置 2、利弊：弊：容易时机构卡死，破害机器从而使机器不能够正常运作。对于传动机构有以下三种方法可以克服死点位置。第一，利用惯性（在从动件上安装飞轮度过死点）第二，增设辅助机构如下图2-14所示。第三，采取多组机构错列。利：可以利用死点位置来制作夹紧装置来夹紧工件或其它物体。图3-1 辅助机构（CF为辅助构件）2.2平面连杆机构的特点1.平面连杆机构是若干个构件用平面低副（转动副、移动副）连接而成，各构件在相互平行的平面内运动，又称为平面低副机构。2.由于平面连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，且低副不易磨损而又易于加工，以及能由本身几何形状保持接触等特点，因此广泛应用于各种机械及仪表中。平面连杆机构的不足之处主要有两点，其一是连杆机构中作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡，其二是连杆机构较难准确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂。2.连杆机构中应用最广泛的是平面四杆机构，它是构成和研究平面多杆机构的基础236。2.3四杆机构的组成平面四杆机构是由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构。四杆机构是由转动副连接起来的、其中一个杆为机架的平面四杆机构。如下图3-2所示，被固定的杆成为机架，不直接与机架相连的杆成为连杆，与机架相连的杆1和杆3称为连架杆。凡能作整周回转的连架杆曲柄,只能作往复摆动的连架杆称为摇杆。图3-2 平面四杆机构2.4平面四杆机构的类型图3-3如图3-3所示，所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本型式。其它型式的四杆机构都可以看成是在它的基础上通过演变而成的。在此机构中，构件4称为机架，与机架以运动副相联的构件1和3称为连架杆。在连架杆中，能绕其轴线回转360者称为曲柄，仅能绕其轴线往复摆动的，称为摇杆。不与机架相联的构件2做平面复杂运动，称为连杆。按照两连架杆运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为三种基本型式。2.3.1曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。如下图3-4所示，当主动曲柄AB会转时，摇杆CD作往复摆动。图3-4曲柄摇杆机构主要应用在剪板机、牛头刨床横向近给机构、搅拌机、破碎机以及缝纫机的踏板机构等机构中。2.3.2 双曲柄机构两连架杆均为曲柄的机构称为双曲柄机构。如下图3-5所示，当主动曲柄AB回转一周时，CD同样也时回转一周。图3-5 双曲柄机构主要应用在机车轮联动装置以及车门启闭机构。在双曲柄机构中，若两组对边的构件长度相等，则可得平行四边形机构和反平行四边形机构。平行四边形机构特点是：两曲柄的回转方向相同，且角速度时时相等，连杆做平动。反平行四边形机构中的两曲柄回转方向相反，且角速度不等。2.3.3 双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构。如下图3-6所示，当摇杆AB在一定范围内摇摆时，此时摇杆CD也只能在一定范围内摇摆。图3-6双摇杆机构主要用于自卸翻斗装置、港口起重机、飞机起落架等机构中2.5 平面四杆机构的演化除了上述铰链四杆机构外，工程实际中还广泛应用着其它类型的四杆机构，这些四杆机构都可以看作是由铰链四杆机构通过不同的方法演化而来的，掌握这些演化方法，有利于对片面连杆机构进行创新设计。四杆机构的演化，不仅是为了满足运动方面的要求，还往往是为了改善受力状况以及满足结构设计上的需要等。各种演化机构的外形虽然各不相同，但它们的性质以及分析和设计方法却常常是相同的或类似的，这就为连杆机构的研究提供了方便。其四杆机构的演化方法如下：（1）改变构件的形状和运动尺寸偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构ss=l sin 由此可知，移动副可认为是转动中心在无穷远处的转动副演化而来。（2）改变运动副的尺寸偏心轮机构(3) 选用不同的构件为机架运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法称为机构的倒置。摇块机构314A2BC导杆机构314A2BC314A2BC曲柄滑块机构（4）运动副元素的转换对于移动副元素的包容关系进行逆换，也可演化成为不同的机构。4321导杆机构 3214摇块机构由上述可见，四杆机构的型式虽然多种多样，但根据演化的概念为我们归类研究这些四杆机构提供方便，反之，我们也可根据演化的概念，设计出型式各异的四杆机构。2.6 急回运动理论与实现2.5.1 极位夹角的定义在如图所示的曲柄摇杆机构中，设曲柄为原动件，并以等角速度顺时针转动。曲柄回转一周，摇杆往复摆动一次。曲柄在回转一周的过程中，有两次与连杆共线，使从动件相应地处于两个极限位置和，此时原动件曲柄相应的两个位置之间所夹的锐角称为极位夹角2.5.2 急回运动的理论当曲柄由位置转过角至位置时，摇杆自摆至，设其所需时间为，则点C的平均速度即位，当曲柄由继续转过角至位置时，摇杆自摆回至，设其间所需时间为，则点C的平均速度即为，由于，可知，则。由此可知，当曲柄等速回转时，摇杆来回摆动的平均速度不同。由摆至时平均速度较小，一般做工作行程，由摆至时平均速度较大，作返回行程。摇杆回程速度较大的这种特性称为机构的急回特性。通常用行程速度变化系数来表示这种特性：图3-5 曲柄摇杆机构的急回特性2.5.3 急回运动的实现 1. 由上面分析可知，连杆机构由无急回作用取决与极位夹角。不论曲柄摇杆机构或者是其它类型的连杆机构，只要机构在运动过程中具有极位夹角，则该机构就具有急回作用。极位夹角愈大，行程速度变化系数也就愈大，机构急回作用就愈明显，反之亦然。若极位夹角，则，机构没有急回特性457。 2. 在设计机器时，利用这个特性，可以使机器在工作行程速度小些，以减小功率消耗；而空回行程时速度大些，以缩短回程时间，提高机器的工作效率。通常根据工作要求预先选定行程速度变化系数，再由下式确定机构的极位夹角： 2. 行程速比系数k为了表明机构急回运动的急回程度，可用摇杆摆回平均速度与摆出平均速度的比值来衡量，该比值称为反正行程速比系数（简称行程速比系数或行程速度变化系数），用K 来衡量，即上式表明，当机构存在极位夹角时，机构便具有急回运动特性。角愈大，K值愈大，机构的急回运动性质也愈显著。3.急回特性的作用：可以缩短非生产时间，提高生产率。第3章牛头刨床主运动机构尺寸的设计3.1 牛头刨床主运动的尺寸设计3.1.1 设计要求与参考数据1、刨刀所切削的工件长度为L，并要求刀具在切削工件前后各有一段约0.05L的空行程； 2、为保证加工质量，要求刨刀在工作形成时速度比较均匀，许用速度不均匀系数=10%； 3、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，其行程速比系数K控制为1.42.0；4、导杆的最大压力角为最小值。 5、设计参考数据：曲柄转速n=48，机架L=380,工件长度L=310, 行程速比系数k=1.463.1.2 设计所确定的机构并按比例绘制出机构的运动简图图3-1刨削主体机构（六杆导杆机构）设计图1、根据运动设计要求(=1.46)，可得该机构的极位夹角为：根据原始数据，行程速比系数K=1.46，则原动件杆4的极位夹角由导杆的运动特性可知，导杆的角行程32.66，由此可得到导杆的两个极限位置和曲柄2 3、根据运动要求，设刨刀的行程为H，则可得到其行程H为：H=310+20.0531O=341导杆4 连杆5 由此可确定铰链D的相应位置和（和两点的水平距离为H）4、为使机构在运动过程中具有良好的传力特性，特要求设计时使得机的最大压力角具有最小值，因此经分析得出：只有将构件的移动导路中心线取在图示的位置（即和两点铅垂距离的中点位置），才能保证机构运动过程的最大压力角具有最小值。5、根据以上要求，选定机构的许用压力角，则构件DE的长度为：6、合理选择固定铰链A的位置(LAC=380)，则即可确定曲柄AB的长度为：7、综上所述，在满足设计要求的前提下，主运动的相关机构尺寸为：3.2 牛头刨床主运动的设计方案3.2.1 主执行机构的设计参考方案实际应用中，为了提高生产效率、保证产品质量，常常要求机械的工作行程能够匀速慢进、空回行程能够快速退回，这就需要应用极回机构。通过以上的结构要求分析可得到如下结论：刨削主体机构系统的特点是，由曲柄的回转运动转化成具有急回特性的往复直线运动，且要求执行件行程较大，速度变换平稳；在受力方面，由于执行件（刨刀）受到较大的切削力，故要求机构具有较好的传动特性。根据对牛头刨床主体刨削运动特性的要求，可以列出以下几个运动方案。方案（a），如图3-2所示，采用偏置曲柄滑块机构。结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在有较大的缺点。一是由于执行件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而带来机构所需活动空间较大；二是机构随着行程速比系数K的增大，压力角也增大，使传力特性变坏。图3-2偏置曲柄滑块机构方案（b），如图3-3所示，由曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联而成。该方案在传力特性和执行件的速度变化方面比方案（a）有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD中，随着行程速比系数的增大，机构的最大压力角仍然较大，而且整个机构系统所占空间比方案（a）更大。图3-3曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构方案（c），如图3-4所示，由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了方案（b）的缺点，传力特性好，机构系统所占空间小，执行件的速度在工作行程中变化也较缓慢。图3-4 摆动导杆机构和摇杆滑块机构方案（d），如图3-5所示，由摆动导杆机构和齿轮齿条机构组成。由于导杆作往复变速摆动，在空回形成中导杆角速度变化剧烈，虽然回程中载荷不大，但齿轮机构会受到较大的惯性冲击，而且在工作行程开始也会突然受到较大切削力的冲击，由此容易引起轮齿的疲劳折断，而且还会引起噪音和振动。此外，扇形齿轮和齿条的加工也较为复杂，成本较高。图3-5 摆动导杆机构和齿轮齿条机构方案（e），如图3-6所示，由凸轮机构和摇杆滑块机构所组成。由于凸轮与摇杆滚子也为高副接触，在工作行程开始也会突然受到较大切削力冲击，由此引起附加动载荷，致使凸轮接触表面的磨损和变形加剧。当然，此方案的优点是：容易通过凸轮轮廓设计来保证执行件滑块在工作行程中作匀速运动。图3-6 凸轮机构和摇杆滑块机构对所构思出的机构方案进行论证及评价,从全面衡量得失来看，方案(c)作为刨削主体机构系统较为合理。其速度变换比较平稳,具有较好的传动特性。所以该机构的主运动方案就确定为方案(c)即图3-4的六杆机构。第4章主运动机构实体三维建模4.1 三维建模4.1.1 曲柄AB杆的建模（转化为齿轮结构）齿轮是广泛应用于各种机械传动的一种常用零件，用来传递动力、改变转速和旋转方向。常见的齿轮有圆柱齿轮、圆锥齿轮等。我所设计的齿轮是直齿圆柱齿轮。齿轮参数化建模就是采用参数化设计建立图形程序库，通过改尺寸使模型可自动计算应有的外形，减少了尺寸一一修改的繁琐过程，并减少了错误发生8。1、新建零件文件，把曲柄AB转化为齿轮结构，并且此齿轮的分度圆一定要大于曲柄AB的长度。这样就能够比较形象的描述出杆与杆之间的运动情况。设置从动轮参数（包括模数、齿数、齿形角、齿顶系数、齿宽等）， 2、具体如下图4-1（齿轮参数化设定）所示：图4-1齿轮参数化设定然后按照绘制齿轮的步骤生成齿轮（具体步骤省略），实体模型如下图4-2大齿轮所示：图4-2 大齿轮3、设置主动轮参数（包括模数、齿数、齿形角、齿顶系数、齿宽等）， , 由此可知，两齿轮的中心距为,传动比为具体尺寸及实体如下图4-3a（参数化设定）和4-3b小齿轮所示：图4-3a 参数化设定图4-3b 小齿轮4.1.2 滑块的建模由于滑块既要做旋转运动，又要沿导杆做上下运动，所以其内孔的尺寸要与从动轮上的销钉配合，而外形尺寸又要与导杆CD的内槽相匹配。根据其尺寸要求设计建模如下图4-4所示：图4-4 滑块4.1.3 导杆CD建模根据设计及计算结果得出CD杆的长度为，其内部的导槽要与滑块相配合。为了避免干涉，导槽的两端要做的大一些。具体尺寸及实物图形如下图4-5所示：图4-5 导杆4.1.4 杆DE的建模从任务书的设计要求与设计参考数据得知，导杆的最大压力角为最小值。从而计算和查表得到杆DE的长度为，具体尺寸及实物模型见下图4-6所示：图4-6 杆DE4.1.5 牛头刨床床身的建模根据两个传动齿轮的中心距，来定位两个齿轮的传动轴之间的距离，即两齿轮的中心距为。在根据任务书中的要求，机架为固定尺寸，从而来确定各个定位孔的距离。机架外形则根据普通牛头刨床的床身来进行设计。其结构尺寸以及实体模型如下图4-7所示：图4-7牛头刨床床身4.1.6 牛头刨床刨头的建模在建摸时需要注意的就是铰链C点到E点的运动轨迹的距离，经过计算可以得出此距离，图4-8b所示尺寸44为定位间的距离。其外形则根据牛头刨床的刨头来进行设计。具体实体模型以及外形尺寸如下图4-8a和图4-8b所示：图4-8a 牛头刨床刨头4.1.7 夹具以及工件的建模工件的长度，所以夹具的设计要满足加工要求，而且要保证工作过程中的稳定，据此设计。其外形以及建模实体如下图4-9和图4-10所示：图4-9 夹具图4-10 工件4.2 牛头刨床主运动机构的装配4.2.1 牛头刨床床身的装配首先从指定文件夹调出床身，使其为缺省状态。这样以床身为基准。具体如下图4-11所示：图4-11 牛头刨床床身装配4.2.2 两齿轮间的连接首先就是要把两轴给装配起来，轴的装配比较简单，只是采用轴对齐和面匹配两中约束就可以完成连接了。然后就是两齿轮的连接了，其连接称为齿轮副的连接。把齿轮从指定的文件夹中调出来，采用的方法与轴有点区别，它是采用销钉连接的，然后平移两曲面使之匹配即可。小齿轮的连接方法同大齿轮。然后开始创建齿轮副。单击应用程序中的机构指令，然后单击齿轮副图标，如图4-12所示：图4-12 齿轮副的创建然后分别点击两运动轴，并且分别输入其分度圆直径，应用两节圆直径之比。最后单击确定按扭。则齿轮副已经定义完成。其实物图形，如下图4-13所示图4-13 齿轮副的实体模型4.2.3 杆CD与滑块以及滑块齿轮间的连接CD杆的连接需要用销钉和平面平移两个指令即可，最主要还是滑块的装配。在装配滑块之前，首先要在滑块上和CD杆上分别创建出其轴线，这样才可以应用销钉和圆柱两个指令进行连接。具体如下图4-14所示：图4-14 杆CD与滑块的连接图下面就开始装CD杆、滑块以及齿轮，具体模型如图4-17所示：图4-17 CD杆、滑块以及齿轮的连接图4.2.4 牛头刨床刨头与杆DE间的连接需要注意的就是当杆DE与导杆CD完全连接后，需要新建约束来连接刨头和杆DE，当然同样使用销钉和面对齐这两个指令。其连接模型如下图4-18所示：图4-18刨头和杆DE连接图4.2.5 夹具与工件的连接夹具和工件见的连接，也可以叫做装配，因为夹具和工件是固定在机架上的，并且是要求具有很好的稳定性。其实物连接图，如图4-19所示图4-19 夹具与工件的连接图4.2.6 虚拟模型图经过零件与零件间的装配及连接，最终连接成品图牛头刨床主运动三维建模图910，如下图4-20所示图4-20 牛头刨床模型图第5章主运动机构的运动学分析5.1 运动学分析的简介机构是由构建组合而成的，而每个构件都以一定的方式至少与另一个构件相连接。这种连接，既使两个构件直接接触，又使两个构件能产生一定的相对运动。进行机构运动仿真的前提就是要创建机构。创建机构与零件装配都是将单个零部件组装成一个完整的机构模型。因此两者有很多相似之处。、机构运动仿真与零件装配，两者都在组建模式下进行。创建机构是利用操控板中的“预定义连接集”列表选择预定义的连接集，而零件装配是利用操控板中的“用户定义飞连接集”来安装各个零部件。由零件装配得到的装配体，其内部的零部件之间没有相对运动，而由连接得到的机构，其内部的构件之间家可以产生一定的相对运动。以下就简单介绍一下机构运动仿真的基本术语： UCS：用户坐标系WCS：全局坐标系。组件的全局坐标系，它包括用于组件及该组件内所有主体的全局坐标系。放置约束：组建中放置元件并限制该元件在组件中运动的图元。环连接：添加后使连接主体链中形成环的连接。自由度：确定一个系统的运动（或状态）所必须的独立参变量。连接的作用是约束主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。主体：机构模型的基本元件。主体是受严格控制的一组零件，在组内没有自由度。基础：不运动的主体，即大地或者机架。其他主体相对于基础运动。在仿真时，可以定义多个基础。预定义的连接集：预定义的连接集可以定义实用哪些放置约束在模型中放置元件、限制主体之间的相对运动、减少系统可能的总自由度及定义元件在机构中可能具有的运动类型。拖动：在图形窗口上，用鼠标拾取并移动机构。回放：记录并重放分析运动的操作技能。伺服电动机：定义一个主体相对于另一个主体运动的方式。执行电动机：作用于旋转或平移运动轴上而引起运动的力。在机械设计运动研究中，用户可以通过对机构添加运动，使其随伺服电动机一起移动，并且在不考虑作用于系统上的力的情况下分析其运动。使用运动分析可以观察机构的运动，并测量主体位置、速度和加速度的改变。然后用图标表达这些测量，或者创建轨迹曲线和运动包络。根据以上分析，机械运动仿真总体上可以分为六个部分：创建图元、检测模型、添加建模图元、准备分析、分析模型和获取结果9。 5.2牛头刨床主运动分析首先定义伺服电动机，确定运动轴及运动方向，其次是定义轮廓中的速度，此速度为小齿轮也就是主动轮的转速（单位为），此速度是根据从动轮的转速来确定的：在任务书我们可以得到从动轮的转速为，根据传动比关系，从而可算出，从而可算出小齿轮的传动周期为具体步骤如下图5-1所示图5-1电机转速然后在类型中选定运动学，在分析定义中输入周期1.25，为了测量精确，把帧数改为100，则最小间隔为0.01，然后点击运行即可运行，接着就是测出位移、速度、加速度曲线，只需要点击测量结果即可绘出曲线。具体步骤如下图5-2所示：图 5-2分析定义5.2.2 位移曲线根据图5-3位移曲线，来进行检验其行程。首先由图形能够得到在一个周期内：位移曲线的最高点的数值为最低点的数值为，计算得到其总位移为，此数与任务书给定的设计数值H=250+20.05250=275相吻合，所以其位移无需改动，故位移的设计为最优化设计图5-3 位移曲线5.2.3 速度曲线根据图5-4速度曲线，来进行检验其形成速比系数，由图形能够得到在一个周期内：速度曲线的进程时间为，一个周期的时间为，所以回程的时间为，故行程速比系数此数值与任务书给定的设计数值k=1.34相吻合，从图4-4所示的曲线，可得到速度的变化范围为最高速度，最低速度，其变化范围与查资料比较，牛头刨床的速度的变化范围为，在它的变化范围内。所以其速度无需改动，故位移的设计为最优化设计。图5-4 速度曲线5.2.4 加速度曲线根据图5-5所示的加速度曲线，在一个周期内。其最大加速度为：,。此数值与查书相比较，在变化范围内，并且符合设计要求，故加速度的设计为最优化设计11。图5-5 加速度曲线图5-6为位移、速度、加速度综合曲线图，综上所述，在满足设计要求和使用要求的前提下，主运动相关机构的最终尺寸为：图6 位移、速度、加速度综合曲线图总结而对牛头刨床进行主运动设计与运动学分析主要有以下几个步骤；（1）阐述牛头刨床的结构与主运动工作原理（2）阐述平面四杆机构原理（3）牛头刨床主运动机构尺寸的设计（4）主运动机构实体三维模型（5）主运动机构的运动学分析而其中必需要注意几个细节部分：要了解主运动工作原理，要熟悉急回运动的理论知识，能正确的计算出牛头刨床主运动的尺寸，能正确的对牛头刨床进行装配，对主运动机构的运动进行正确的分析。在这次设计中，重点和难点就是齿轮的参数化设计以及到最后，机构间的相互连接，而是滑块与从动轮以及滑块与导杆CD间的连接，既要用到销钉连接又要用到圆柱的连接。

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