插床机构设计.doc

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1、机械原理课程设计报告机械原理课程设计报告 题 目： 插床机构设计 专 业： 机械工程 班 级： 13机械4 学 号： 姓 名： 指导教师： 天津理工大学中环信息学院 机械工程系 2015年 6 月 26 日15目 录工作原理2一.设计任务2二.设计数据3三.设计要求4四.主体机构尺寸的综合设计4五.机构的运动分析8六.数据汇总并绘图14七.总结15八.参考文献15课程设计一 插床机构设计工作原理ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2yyQS5S1图1-1 插床机构运动方案示意图插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图1-1为某插床机构运动方案示意图。

2、该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构123456，使装有刀具的滑块沿道路yy作往复运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O2上的凸轮驱动摆动从动件O4D和其他有关机构（图中未画出）来实现的。一.设计任务1、 针对图1-1所示的插床的执行机构（插削机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；H0.05HG0.05HOS5图1-2 插刀所受阻力曲线2、 假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移、速度和

3、加速度的变化规律曲线；3、 编写课程设计说明书；4、 感想与建议。二.设计数据依据插床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表1-1所示。要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。表1-1 插床机构设计数据分组1234插刀往复次数n（次/min）306090120插刀往复行程H（mm）1501209060插削机构行程速比系数K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130杆长之比L(BC)/L(o3B)1111质心坐标a(mm)60555045质心坐标b(mm)60555045质心坐标c(mm)130125120115凸轮摆杆长度Lo4d(mm)125125125125凸轮

4、摆杆行程角()15151515推程许用压力角()45454545推程运动角0()60906090回程运动角0()90609060远程休止角01()10151015推程运动规律等加等减余弦正弦5次多项式回程运动规律等速等速等速等速速度不均匀系数0.030.030.030.03最大切削阻力Q(N)2300220021002000阻力力臂d(mm)150140130120滑块5重力G5(N)350340330320构件3重力G3(N)150140130120构件3转动惯量J3(kg*m2)0.120.110.10.1图1-3三.设计要求1、导杆机构的运动分析已知：行程速比系数K，滑块5的冲程H，中心

5、距，比值，各构件重心S的位置，曲柄每分钟转。要求：设计导杆机构，作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，作滑块的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上（参考图例1）。曲柄位置图的作法为（图1-2）取滑块5在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得12个位置点，显然位置9对应于滑块5处于下极限得位置，再作出开始切削和终止切削所对应的1和8两位置，共计有14个位置，可按表2进行分组。我的组号是2，位置编号分别为6和8。表1-2 机构位置分配图2、整理说明书四.主体机构尺寸的综合设计机构运动简图如图所示：已知=150mm，行

6、程H=120mm，行程比系数K=2，根据以上信息确定曲柄 长度，以及到YY轴的距离1.长度的确定图 1 极限位置由，得极位夹角：，首先做出曲柄的运动轨迹，以为圆心，为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当转到，与圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当转到，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到与得夹角即为极位夹角。由几何关系知，于是可得，。由几何关系可得：代入数据，=150mm，得即曲柄长度为752. 杆的长度的确定图 2 杆BC，BO长度确定由图2 知道，刀具处于上极限位置和下极限位置时，长度即为最大行程H=120 ，即有=120mm。在确定曲柄长度过程中，我们得到，那么可得到，那

7、么可知道三角形等边三角形。又有几何关系知道四边形是平行四边形，那么，又上面讨论知为等边三角形，于是有，那么可得到,即又已知，于是可得到即杆的长度为120mm。3.到YY轴的距离的确定B1图 3 到YY轴的距离有图我们看到，YY轴由过程中，同一点的压力角先减小，后又增大，那么在中间某处必有一个最佳位置，使得每个位置的压力角最佳。考虑两个位置：1当YY轴与圆弧刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧相切与B1点时，当B点转到，将会出现最大压力角。2.当YY轴与重合时，即图中右边的那条点化线时，B点转到B1时将出现最大压力角为了使每一点的压力角都为最佳，我们可以选取YY轴通过CB1中点（C点为与

8、得交点）。由几何关系知道：由上面的讨论容易知道，再代入其他数据，得：即到YY轴的距离为112.0mm综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取1:1 的比例尺，画出图形如图纸上机构简图所示。 五.机构的运动分析1、6点速度分析,加速度分析已知，逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速度，加速度向下为正，插刀处于上极限位置时位移为0.当（1）位移在1：1 的基础上，量的位移为81.9mm，即 曲柄转过150时位移为81.9mm。（2）速度由已知从图中可知，与垂直，与平行，与垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得其中，是滑块 上与A点重合的点的速度，是杆AOB上与A点重合

9、的点相对于滑块的速度，是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，与垂直，与BC垂直，与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：其中，是C点，即插刀速度，是C点相对于B点转动速度，是B点速度。又B点是杆件3 上的一点，杆件3围绕转动，且B点沿杆件3与A点重合的点在的两侧，于是可得：由图量的,则可到由已知可得，规定选取比例尺，则可的矢量图如下：最后量出代表的矢量长度为62mm,于是，可得 =248.8mm/s即曲柄转过150时，插刀的速度为248.8mm/s。（3）加速度由理论力学知识可得矢量方程：其中，是滑块上与A点重合点的加速度，=，方向由指向；是科氏加速度，（其中大小均从速度多边形中量

10、得），其方向垂直向下；是相对于滑块2的加速度，方向与平行；是A点相对于点转动的向心加速度，=,方向过由指向；是点相对于点转动的切向加速度，方向垂直。由矢量方程可解，从而得到。B是杆AOB 上的一点，杆AOB 围绕转动，又与B点在的两侧，由可得量出则可得到的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相对于B点转动的向心加速度，方向由C点指向B点；是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。此矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量图如下：最后由直尺量的长度为11.8mm，于是，可得当（1）位移在1：1 的基础上，滑块的

11、位移为113mm。，即 曲柄转过210时位移为113mm。（2）速度由已知从图中可知，与垂直，与平行，与垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得其中，是滑块 上与A点重合的点的速度，是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，与垂直，与BC垂直，与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：其中，是C点，即插刀速度，是C点相对于B点转动速度，是B点速度。又B点是杆件3 上的一点，杆件3围绕转动，且B点和杆件3与A点重合的点在的两侧，于是可得：由图量的,则可到由已知可得，规定选取比例尺，则可的矢量图如下：最后量出代表的矢量长度为34.9mm,于是，可

12、得：即曲柄转过210时，插刀的速度为方向沿YY轴向下。（3）加速度由理论力学知识可得矢量方程：其中，为滑块上与A点重合点的加速度，=，方向由指向；是科氏加速度，（其中大小均从速度多边形中量得），方向垂直向下；是相对于滑块2的加速度，方向与平行。B是杆AOB上的一点，杆AOB 围绕转动，又与B点在的两侧，由可得量出则可得到的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相对于B点转动的向心加速度，方向由C点指向B点；是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。次矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量图如下代入数据可得：六

13、.数据汇总并绘图数据如下表所示，数值中的正负号表明方向，位移、速度和加速度的方向向下为正方向；点11234567889101112转角(0)026306090120150180210214240270300330位移(mm)06720406082951131141201086013速度(mm/s)01101302002302502452151401100-340-750-330加速度(mm/s2)240012501100500200-50-300-550-1050-1200-2400-6100-3506150绘制的曲线图见图纸七.总结通过对机械原理课程设计任务插床机构设计16个学时的学习，使我

14、对绘制机构运动简图、速度多边形、加速度多边形有了更为深入的理解。对比机械原理这门课机械原理课程设计任务则是将理论和具体操作（绘图）相结合，使我对已学的机械知识掌握的更加具体、系统。在绘图时应选择适当的速度和加速度比例尺，多边形尺寸尽可能精确。观察最终绘制的位移、速度、加速度曲线图，可以明显的看到该插床在曲柄1从2400定轴转动到3600时插刀的急回运动。插床机构设计还属于较简单的设计任务，如果要设计更为复杂的机构，则要求我们拥有更为扎实的基础知识做铺垫。八.参考文献1.机械原理（第七版） 吴克坚等主编，高等教育出版社2.机械原理课程设计曲继方主编，机械工业出版社3.机构分析与设计华大年等主编，纺织工业出版社4.机械运动方案设计手册邹慧君主编，上海交通大学出版社