机械原理课程设计-插床设计说明.docx

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1、机械原理课程设计-插床设计说明 长江学院 机械原理课程设计说明书设计题目：插床机构设计 学院：机械与电子工程学院 专业： 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 2022年7月1日 目录 题目及设计要求 (2) 1机构简介 (2) 2设计数据 (3) 二、插床机构的设计容与步骤 (4) 1、导杆机构的设计与运动分析 (4) 、设计导杆机构。 (4) 、作机构运动简图。 (4) 、作滑块的运动线图。 (4) 、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。 (5) 2、导杆机构的动态静力分析 (6) 、绘制机构的力分析图（图1-4）。 (6) 、选取力矩比例尺M(N.mm/mm)，绘制等效阻力矩Mr的曲线

2、图 (7) 、作动能增量线。 (8) 3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 (9) 、图解微分法 (9) 、图解积分法 (12) 4、飞轮设计 (12) 5、凸轮机构设计 (14) 6、齿轮机构设计 (17) 三、感想与体会 (19) 四、参考文献 (20) 题目及设计要求 1机构简介 插床是一种用于工件表面切削加工的机床，也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为某插床机构运动方案示意图。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

3、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。为了减小机器的速度波动，在曲柄轴O2上安装一调速飞轮。为了缩短空回行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动，图2为阻力线图。 图2 图1 2设计数据 二、插床机构的设计容与步骤 1、导杆机构的设计与运动分析 、设计导杆机构。按已知数据确定导杆机构的各未知参数，其中滑块5导路y-y的位置可根据连杆4传力给滑块5的最有利条件来确定，即y-y应位于B点所画圆弧高的平分线上（见参考图例1）。 、作机构运动简图。选取长度比例

4、尺l(m/mm)，按表1-2所分配的加速度位置用粗线画出机构运动简图。曲柄位置的作法如图1-2；取滑块5 在下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个曲柄位置，位置5对应于滑块5处于上极限位置。再作出开始切削和终止切削所对应的5和12两位 置。 图1-2 曲柄位置图 、作滑块的运动线图。为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移，取位移比例尺s=l，根据机构及滑块5上C点的各对应 位置，作出滑块的运动线图s c (t)、然后根据s c (t)线图用图解微分法（弦线法）作滑块的速度v c (t)线图（图1-2），并将其结果与4）相对运动图解法的结果比较。 图1-2 用图

5、解微分法求滑块的位移与速度线图 、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。选取速度 比例尺v (m s -1)/mm和加速度比例尺 a (m s -2)/mm，作该位置的速度和加速度多边形（见图1-3）。 求A v 1r v A = 其 中 60/211n = (rad/s) 列 出 向 量 方 程 ,求 33A A a v 和 2 323A A A A v v v += r A A k A A A t A n A a a a a a 2 323233 +=+ 用速度影像法求B B a v 和 列 出 向 量 方 程 ,求 C C a v 和 CB B C v v v += t CB n CB

6、B C a a a a += a ）速度图 b ）加速度图 图1-3 位置7的速度与加速度图 2、导杆机构的动态静力分析 已知 各构件重力G 及其对重心轴的转动惯量J s 、阻力线图（图11）及已得出的机构尺寸、速度和加速度。 、绘制机构的力分析图（图1-4）。力分析的方法请参考机 械原理教材 已知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量J s、阻力线图（图11）及已得出的机构尺寸、速度和加速度，求出等效构件1的等效阻力矩Mr。（注意：在切削始点与切削终点等效阻力矩应有双值） 、选取力矩比例尺M(N.mm/mm)，绘制等效阻力矩Mr 的曲线图（图1-4） 图1-4 等效阻力矩Mr和阻力功Ar的曲线图

7、 利用图解积分法对Mr进行积分求出Ar-曲线图，假设驱动力矩M d为恒定，由于插床机构在一个运动循环周期做功相等，所以驱动力矩在一个周期的做功曲线为一斜直线并且与Ar曲线的终点相交如图1-4中Ad所示，根据导数关系可以求出M d曲线（为一水平直线）。 、作动能增量线。 取比例尺（mm），动能变化dr， 其值可直接由图1-4上d（）与r（）曲线对应纵坐标线段相减得到，由此可作出动能变化曲线A d与Ar相减的曲线图（如图1-5）。 图1-5 作动能增量线图 3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 、图解微分法 下面以图1-6为例来说明图解微分法的作图步骤,图1-6为某一位移线图, 曲线上任

8、一点的速度可表示为: tan t S t S dx dy dt ds v = 图1-6 位移线图 其中dy 和dx 为s=s(t)线图中代表微小位移ds 和微小时间dt 的线段, 为曲线s=s(t) 在所研究位置处切线的倾角。 上式表明,曲线在每一位置处的速度v 与曲线在该点处的斜率成正比,即v tg ,为了用线段来表示速度,引入极距K(mm),则 tan tan tan K K K dx dy dt ds v v t S t S t S =?= 式中v 为速度比例尺,v = s /t K ( m/s/mm )。该式说明当K 为直角三角形中角的相邻直角边时,(Ktg )为角的对边。由此可知,在

9、曲线的各个位置, 其速度v 与以K 为底边,斜边平行于s=s(t)曲线在所研究点处的切线的直角三角形的对边高度(Ktg )成正比。该式正是图解微分法的理论依据,按此便可由位移线图作得速度线图(v-v(t)曲线),作图过程如下: 先建立速度线图的坐标系v=v(t)(图1-7a),其中分别以v 和t 作为v 轴和t 轴的比例尺, 然后沿轴向左延长至o 点,o0=K(mm),距离K 称为极距,点o 为极点。过o 点作s=s( t)曲线(图1-6)上各位置切线的平行线o1、o2、o3.等,在纵坐标轴上截得线段01、02、03.等。由前面分析可知,这些线段分别表示曲线在2、3、4. 等位置时的速度,从而很容易画出位移曲线的速度曲线(图1-7a)。