【正文】 行性，比如這次設(shè)計(jì)對機(jī)構(gòu)運(yùn)動的設(shè)計(jì)。它的速度和加速度的數(shù)值以及變化規(guī)律對曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及電動機(jī)整體工作有很大影響，因此，研究曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律的主要任務(wù)就是研究牛頭頭的運(yùn)動規(guī)律。再配合擋圈銷子以及導(dǎo)向?qū)к壍冉M合形成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以便完成所設(shè)計(jì)的曲柄式牛頭刨床。 5）分析研究，看是否有需要改進(jìn)的地方，完成最終設(shè)計(jì)。 3）利用Solid words軟件對已建模的各個(gè)部分零件進(jìn)行裝配配合，組成模擬模型，完成整體設(shè)計(jì)。 2）利用Solidwords軟件對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行建模處理，并繪制出相應(yīng)的工程圖。當(dāng)需要取出工件時(shí)，只需向上扳動手柄，即能松開夾具。如圖26鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)工件5被加緊時(shí)，鉸鏈中心B、C、D共線，工件加在桿1上的反作用力無論多大，也不能使桿3轉(zhuǎn)動。如圖261 所示的縫紉機(jī)腳踏板驅(qū)動機(jī)構(gòu)，就是利用皮帶輪的慣性作用使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)位置的。在傳遞力矩較大時(shí)，則應(yīng)使,對于一些受力很小或不常使用的操作機(jī)構(gòu)，則可允許傳動角小些，只要不發(fā)生自鎖即可。這兩個(gè)角大小分別為： 比較這兩個(gè)位置的傳動角，即可求得最小傳動角。 在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程中，傳動角γ的大小是變化的。由上式可見，γ角越大，則有效分力越大，而越小，因此對機(jī)構(gòu)的傳動越有利。在摩擦副中產(chǎn)生較大的阻力，當(dāng)不能克服這個(gè)阻力時(shí)，從動件不能運(yùn)動，機(jī)構(gòu)自鎖。則,.其中是推動從動件CD運(yùn)動的有效分力，而只能使鉸鏈C和產(chǎn)生徑向壓力。所以可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在極位夾角θ及θ的大小，來判定機(jī)構(gòu)是否具有急回運(yùn)動及急回運(yùn)動的程度。未為了表明急回運(yùn)動的急回程度，通常用所謂行程速度變化系數(shù)K來衡量，即如已知K，即可以求得極位夾角上述分析表明：當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中出現(xiàn)極位夾角θ時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動特性。設(shè)所需時(shí)間為t1,，搖桿又從位置回到,擺角仍然是ψ，設(shè)所需時(shí)間為,，但是相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不等，即，而曲柄又是等速轉(zhuǎn)動的，所以有,。機(jī)構(gòu)在兩個(gè)極為時(shí)，原動件AB所處兩個(gè)位置之間所夾的銳角θ稱為極為夾角。此種機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛，如下圖23所示牛頭刨床橫向進(jìn)給運(yùn)動，圖231所示攪拌機(jī)構(gòu)，圖232所示縫紉機(jī)所示即為此種機(jī)構(gòu)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來說，機(jī)架和連桿總是存在的，因此可按兩連架桿的運(yùn)動形式將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。,傳動性能好,能承受較大的載荷,機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈較長,傳動間隙較大。2. 通過曲柄帶動擺桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和滑塊使刨刀往復(fù)運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)切削功能,能滿足功能要求.3. 工作性能,工作行程中刨刀速度較慢,變化平緩,符合切削要求,擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使其有急回作用,可滿足任意行程速比系數(shù)k的要求。切削阻力如圖(b）所示。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨床工作時(shí), 如圖(21）所示，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)23456帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，固需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機(jī)容量。刨刀每切削完一次，利用空回形成的時(shí)間，凸輪通過四桿機(jī)構(gòu)與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。 牛頭刨床的運(yùn)動情況 電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄和固結(jié)在其上的凸輪。1曲柄連桿機(jī)構(gòu)。圓盤。床身。帶傳動機(jī)構(gòu)。曲柄擺桿機(jī)構(gòu)。刀架，用于安裝并放置刨刀。機(jī)床的刀架狀似牛頭，故名牛頭刨床。移動式牛頭刨床的滑枕與滑座還能在床身(臥式)或立柱(立式)上移動，適用于刨削特大型工件的局部平面。普通牛頭刨床(見圖)由滑枕帶著刨刀作水平直線往復(fù)運(yùn)動，刀架可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并可手動進(jìn)給，工作臺帶著工件作間歇的橫向或垂直進(jìn)給運(yùn)動，常用于加工平面、溝槽和燕尾面等。機(jī)床的主參數(shù)是最大刨削長度?；淼姆祷匦谐趟俣却笥诠ぷ餍谐趟俣?。刨頭右行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)力 中小型牛頭刨床的主運(yùn)動，大多采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(見曲柄滑塊機(jī)構(gòu))傳動，故滑枕的移動速度是不均勻的。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)23456帶動刨頭和刨刀作往復(fù)運(yùn)動。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。5） 要求性能良好，結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，效率高，壽命長 牛頭刨床介紹 牛頭刨床簡介圖1牛頭刨床外形圖牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。在牛頭刨床上主要運(yùn)用的數(shù)控技術(shù)方面的發(fā)展成果，和數(shù)字化設(shè)計(jì)過程在加工中的運(yùn)用。一個(gè)完整的虛擬樣機(jī)應(yīng)包含所有零部件的三維CAD模型及各級裝配體，其中三維模型應(yīng)參數(shù)化、相關(guān)、適合于變形設(shè)計(jì)、適合于部件模塊化，三維裝配體適合運(yùn)動結(jié)構(gòu)分析、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，并且包含三維整機(jī)的檢測與試驗(yàn)等內(nèi)容。虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)方法將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)集成在一起，提供一種更經(jīng)濟(jì)、更全面地了解產(chǎn)品性能的方法。虛擬樣機(jī)是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立與物理樣機(jī)相似的模型，通過對該模型進(jìn)行評估和測試，從而獲取關(guān)于候選的物理模型設(shè)計(jì)方案的特性。在設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的性能和成本就基本上確定了，而正是因?yàn)樵O(shè)計(jì)階段的重要性，以及設(shè)計(jì)過程中多學(xué)科協(xié)作和反復(fù)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)帶來的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)過程的建模和仿真越來越受到人們的重視。仿真的目的在于確定設(shè)備能力和運(yùn)行情況，包括加工路線、資源的分配、物料的供應(yīng)等。因此，產(chǎn)品本身的仿真，如CAE，是仿真技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用的基本方面。 （1）以產(chǎn)品模型為中心的仿真包括產(chǎn)品的靜態(tài)和動態(tài)性能分析、產(chǎn)品的可制造性分析、產(chǎn)品的可裝配性分析。 制造仿真與虛擬樣機(jī)技術(shù) 仿真是模型在計(jì)算機(jī)上的運(yùn)行，產(chǎn)品制造中所涉及的模型大致可以分為三類，即產(chǎn)品模型、制造系統(tǒng)模型和開發(fā)過程模型。 （4）對設(shè)計(jì)的更新：各階段的設(shè)計(jì)小組每次收到新的發(fā)布信息后，能夠?qū)υ性O(shè)計(jì)進(jìn)行更新。 （2）下游信息的反饋：下游信息反饋到上游，不同環(huán)節(jié)反饋的信息不同，包括文檔信息，數(shù)據(jù)庫信息，模型信息。例如：按照一個(gè)幾何模型完成的百分比或者按照主要功能完成的程度，定義一個(gè)閥值，超過該值，可以發(fā)布一個(gè)預(yù)發(fā)布版本。要保證這個(gè)過程的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)必須具有支持并行設(shè)計(jì)的下列功能： （1）能夠?qū)ο掠苇h(huán)節(jié)進(jìn)行信息的發(fā)布：在一個(gè)環(huán)節(jié)的進(jìn)行過程中，能夠?qū)Ξ?dāng)前環(huán)節(jié)的中間結(jié)果信息進(jìn)行 發(fā)布，這些信息包括幾何模型、產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息、文檔等。在本活動中，根據(jù)這些信息進(jìn)行的設(shè)計(jì)可能會因信息是不完備的，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果會隨著前面結(jié)果的變化而變化。在串行工作方式中，這個(gè)輸出結(jié)果不可能在前面環(huán)節(jié)的進(jìn)行過程中就獲得，因此需要等到前面環(huán)節(jié)任務(wù)完成才能開始本活動的工作，造成了時(shí)間上的延遲。從組織模型來說，并行設(shè)計(jì)的參與人員是以團(tuán)隊(duì)的組織形式工作，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)包括了個(gè)領(lǐng)域的專家，每個(gè)領(lǐng)域的專家負(fù)責(zé)本領(lǐng)域的開發(fā)工作以及與其他領(lǐng)域的協(xié)調(diào)。從設(shè)計(jì)活動來看，要使設(shè)計(jì)活動并行起來，需要對設(shè)計(jì)流程進(jìn)行有效管理，將設(shè)計(jì)活動中可并行的活動確定下來，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中重新安排各個(gè)活動，定義完成各項(xiàng)活動的步驟順序，協(xié)調(diào)各自過程的相互關(guān)系，解決它們之間的沖突。因此，并行設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)是把過程設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)的順序性和并行設(shè)計(jì)中的并行性合理地協(xié)調(diào)起來，使設(shè)計(jì)者從一開始就考慮產(chǎn)品生命周期的所有因素，以便能夠?qū)崿F(xiàn)提高質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、降低成本等綜合指標(biāo)。 工程設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)順序性、協(xié)調(diào)性很強(qiáng)的工作過程。并行工程中的產(chǎn)品模型是以三維實(shí)體幾何模型為基礎(chǔ)的包括物理信息、工藝信息、成本信息、裝配信息及其他管理信息的集成的模型，并行工程的核心是并行設(shè)計(jì)。并行工程的定義可以使用1986年美國國防分析研究所在R338研究報(bào)告中提出的定義： 并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程進(jìn)行并行、一體化技術(shù)的一種系統(tǒng)化的工作模式。它通過加工工藝信息的輸入，利用人機(jī)交互方式或由計(jì)算機(jī)自動生成零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件。這樣在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)初期就可以得到各方面的意見，從而保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量.[2] 計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃 計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM一體化，建立集成制造系統(tǒng)的橋梁。虛擬設(shè)計(jì)是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD 的一種手段，應(yīng)用前景十分廣闊。 數(shù)字化與裝配的主要功能有兩方面。產(chǎn)品數(shù)字化預(yù)裝配是在產(chǎn)品數(shù)字化定義的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)品裝配的過程，檢查產(chǎn)品的可裝配性，它主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中及時(shí)進(jìn)行靜動態(tài)界面設(shè)計(jì)和干涉檢查、工藝性檢查、可拆卸性檢查和可維護(hù)性檢查等。 在數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，工業(yè)設(shè)計(jì)的思想貫穿于設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，在產(chǎn)品的定義階段就需要考慮產(chǎn)品的外觀、色彩等多樣性特征；在方案設(shè)計(jì)階段，將產(chǎn)品的工業(yè)造型、色彩等外形特征提前呈現(xiàn)給顧客；在技術(shù)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段則需要考慮在滿足產(chǎn)品外觀、材質(zhì)、宜人性等約束下的原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)字化預(yù)裝配 數(shù)字化預(yù)裝配是數(shù)字樣機(jī)和虛擬設(shè)計(jì)的重要組成部分。 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）技術(shù)是工業(yè)設(shè)計(jì)理論與CAD技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它是與工業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及工業(yè)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思維和習(xí)慣相適應(yīng)的一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著市場競爭的日益激烈，可供顧客選擇的產(chǎn)品空間越來越大，顧客除了選擇產(chǎn)品的使用功能外，更加注重產(chǎn)品的外觀、色彩、宜人性等個(gè)性化特征。在三維建模技術(shù)的支持下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再停留在傳統(tǒng)的原理符號設(shè)計(jì)階段，而逐步由二維平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維模型設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)或基于二維的設(shè)計(jì)中，只能得到產(chǎn)品或零部件的投影圖，沒有產(chǎn)品的三維模型，無法預(yù)知產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的潛在錯(cuò)誤和不合理結(jié)構(gòu)，也無法分析產(chǎn)品的裝配性能、結(jié)構(gòu)性能和動力學(xué)性能等，致使設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)周期無法得到有效保障。[4] 三維建模 三維模型展現(xiàn)了產(chǎn)品在三維空間中的真實(shí)形狀，是設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)思想的直觀反映。CAD系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的、依靠手工繪圖的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法發(fā)生了深刻的變化，產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。它是一種應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段和過程中，為設(shè)計(jì)人員提供各種快速、有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具和手段，加快和優(yōu)化設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)結(jié)果，以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果的一種技術(shù)，是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)與CAD軟件為工具，結(jié)合各自的專業(yè)知識，對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和編寫技術(shù)文檔、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并繪制出產(chǎn)品或零件圖的過程。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中采用的設(shè)計(jì)手段與方法主要包括以下內(nèi)容。設(shè)計(jì)理論是對設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)行為和基本規(guī)律的科學(xué)總結(jié)： 設(shè)計(jì)方法是指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體實(shí)施指南，是使產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)原則的依據(jù)：設(shè)計(jì)手段是實(shí)現(xiàn)人的創(chuàng)造性思想的工具和技術(shù)，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展對設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段的變革起到了決定性的作用。因此，數(shù)字化設(shè)計(jì)是在異構(gòu)環(huán)境中運(yùn)行的。 （7） 群體性： 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科知識的集成，整個(gè)開發(fā)過程往往不是一個(gè)人、一個(gè)部門或是一個(gè)企業(yè)所能完成的，而是多個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)專家共同協(xié)作完成的。 （5） 并行性： 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，下游設(shè)計(jì)人員，如工藝設(shè)計(jì)人員，可以對產(chǎn)品模型的可制造、可裝配性進(jìn)行評價(jià)，通過PDM向設(shè)計(jì)人員及時(shí)反饋評價(jià)結(jié)果或修改建議；生產(chǎn)制造人員可以通過對加工過程的仿真模擬來檢驗(yàn)工藝路線的可行性和合理性，向工藝人員反饋仿真結(jié)果或修改意見。 （3）基于知識的設(shè)計(jì)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)的每一步都滲透著設(shè)計(jì)者的知識和經(jīng)驗(yàn)，知識獲取是其中最為重要、最為繁重，也是最需要愛大范圍中進(jìn)行廣泛合作的過程。 （2）面向產(chǎn)品全生命周期：數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須考慮產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)、分析、裝配、試驗(yàn)、加工、維修、銷售、服務(wù)等。因此，數(shù)字化設(shè)計(jì)是利用數(shù)字化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的改造、延伸與發(fā)展。但是，二者在設(shè)計(jì)活動中所采用的設(shè)計(jì)手段、工作及管理方式等方面是不同的。圖解法幾何概念較清晰、直觀；解析法精度較高。圖解法幾何概念較清晰、直觀；解析法精度較高。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機(jī)容量。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1—91011與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺連同工件做一次進(jìn)給運(yùn)動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖11a。 3.） 設(shè)計(jì)要求： 曲柄轉(zhuǎn)速n2在64r/min, 刨刀的行程H在300mm左右為好， 機(jī)架：380mm, 切削阻力約為9000N 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是對牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動方案的確定。 （４）、通過課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù)資料的能力 主要工作內(nèi)容1.） 為了提高工作效率，在空回程時(shí)刨刀快速退回，即要有急回運(yùn)