［任务实施］
根据前面项目任务描述中的牛头刨床的工作原理和设计要求，拟定几种执行机构传动方案，并进行导杆机构的设计和运动仿真分析。
第一部分：牛头刨床执行机构传动方案的确定
在图1-2-21中，图1-2-21a所示方案采用偏置曲柄滑块机构，其结构最为简单，能承受较大载荷，但其存在较大的缺点。一是由于执行件行程较大，则要求有较长的曲柄，从而要求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，使传力特性变差。
图1-2-21 执行机构传动方案
图1-2-21b所示方案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图1-2-21a所示方案有所改进，但在曲柄摇杆机构ABCD中，随着行程速比系数K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图1-2-21a所示方案更大。
图1-2-21c所示方案由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。该方案克服了图1-2-21b所示方案的缺点，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。
比较以上3种方案，从全面衡量得失来看，图1-2-21c所示方案作为刨削主体机构系统较为合理，故以下介绍的是该机构传动方案的设计。
第二部分：导杆机构的设计
牛头刨床的主运动机构简图如图1-0-2所示，设计要求见前面的【项目任务描述】，已知条件见表1-0-1，有10组数据可供选用。以题号1的数据为例：机架长
=380mm，刨刀的行程H=310mm，行程速比系数K=1.46，连杆长与导杆长之比
=0.28。
（1）尺寸确定的综合过程
1）由K=1.46求得极位夹角θ。
2）由导杆机构的特性可知，导杆摆角等于极位夹角，即ψmax=θ。
3）由刨刀的行程H和θ可求出导杆长
。
4）由机架长
和θ可求出曲柄长
。
5）由连杆长与导杆长之比
=0.28，可求出连杆长lBC。
6）为使杆组的压力角较小，滑块C的导路xx位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上，依此确定导路的高度
。
（2）确定传动机构的尺寸
1）根据所给数据确定机构尺寸。
已知刨头导路xx位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上（这样才能保证机构运动过程的最大压力角具有最小值，使机构在运动过程中具有良好的传力特性）所以
即导轨滑块C到O4的垂直距离为524.5mm。
2）机构运动简图的绘制。选取一长度比例尺，机构运动简图的绘图工作可在计算机上使用AutoCAD完成，如图1-2-22所示。
第三部分：基于三维CAD技术的建模与仿真
（1）三维建模与装配Pro/E软件是美国参数技术公司(PTC)推出的一整套CAD/CAM/CAE的集成解决方案，是目前国际上设计人员使用最为广泛、先进、具有多功能的动态设计仿真软件系统之一。该软件产品以其单一数据库、参数化、基于特征、全相关及工程数据再利用等概念改变了MDA的传统观念，从而成为当今世界MDA领域的新标准。利用Pro/E的基本模块对牛头刨床运动机构进行三维建模。之后，运用Pro/E的Mechanism模块进行装配，做出牛头刨床传动机构装配模型，如图1-2-23所示。
图1-2-22 牛头刨床结构简图
装配模型时应注意：将转动件的连接设置为销钉连接，将移动件的连接设置为滑动杆连接，否则在后续的运动学分析中可能会失败。注意本模型中应该有5个销钉连接，2个滑动杆连接。
（2）机构运动仿真与分析 在Pro/E的Mechanism模块下，机构的运动仿真主要通过以下3个步骤进行：一是对装配好的机构模型建立伺服电动机，使机构产生一定形式的运动；二是运行一个机构运动分析，产生可视化的机构运动过程，保存运动分析结果；三是进行分析测量，得到分析测量图形，同时输出分析结果。在牛头刨床运动机构中，对曲柄建立一个伺服电动机；通过运行机构运动分析，产生了整个机构的一个可视化的运动过程。
1）仿真运动的参数设置。本例中的参数设置较为简单，基本上采用了系统默认设置，具体操作如下：
① 单击“应用程序”→“机构”，系统就会自动切换到机构设计操作界面，如图1-2-23所示。
图1-2-23 牛头刨床导杆机构及机构设计操作界面
② 在窗口右侧的工具栏里单击“定义伺服电动机”按钮
，系统就会自动弹出“伺服电动机定义”对话框。默认对话框里的名称设置，在绘图区单击图1-2-24中箭头所指的符号，将其作为连接轴。系统会自动在对话框里添加参数设置，同时绘图区会以不同颜色显示运动关系。
图1-2-24 定义伺服电动机
③ 切换到“轮廓”选项卡，将其中的参数按图1-2-25所示设置，然后单击“确定”按钮，关闭“伺服电动机定义”对话框，确定伺服电动机设置（图1-2-26中标识所指为系统默认的电动机符号）。
图1-2-25 “轮廓”选项卡
图1-2-26 电动机符号显示
2）模拟仿真运动效果。伺服电动机设置好后，就可以模拟运动效果了，这里还需要对个别的参数进行具体的设置，具体的步骤如下：
① 单击菜单命令“分析”→“机构分析”（或在窗口右侧的工具栏里单击“定义分析”按钮
），系统就会自动弹出“分析定义”对话框，将其中的参数按图1-2-27所示修改。
②切换到“电动机”选项卡（图1-2-28），确认电动机已添加，然后单击“确定”按钮，检测运作状况，无误后关闭“电动机”选项卡，接着再关闭“分析定义”对话框。
③ 单击窗口左侧工具栏里的“回放以前的运动分析”按钮
，系统就会自动弹出“回放”对话框，如图1-2-29所示。
图1-2-27 修改参数后的“分析定义”对话框
图1-2-28 “电动机”选项卡
④ 单击对话框中的“播放当前结果集”按钮
，打开如图1-2-30所示的“动画”对话框。
图1-2-29 “回放”对话框
图1-2-30 “动画”对话框
⑤ 单击“动画”对话框中的“播放”按钮
，即可连续观测运动效果。并可通过单击“捕获”按钮输出视频文件，保存分析结果。
此外，还可以在分析测量阶段，分析牛头刨床刨头的位移、速度、加速度随时间变化的过程。