机械原理课程设计_插床.docx

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1、机械原理课程设计_插床 目录 摘要 (2) 引言 (2) 任务与分析 (2) 1 方案设计1.1步进电机步距角误差测量系统总体方案的设计 1.1.1系统的驱动控制方案设计 结论 (22) 参考文献 (23) 摘要 随着计算机的普及，网络成为了不可替代的工具。在如今的时代里，要想立于不败之地，必须勇于创新，在网络化的时代下商量出对策。而对于机械行业，网络自动化为大势所趋，这就要求我们充分运用网络。在计算机的辅助下，能够使机器自动化.网络化运作。对于机械的设计，不仅要考虑到实用的可能行，也要能够尽可能的节约成本，同时还要提高各部分的协作运行能力，此时计算机作以计算机作为精确工具加以利用。 引言 一

2、，设计的题目：插床运动系统方案设计及其运动分析。 二，此设计是工科专业在学习机械原理后进行的一次较全面的综合设计训练，其目的： 1.巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题； 2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念； 3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。 三，主要内容： 1.确定插床主要尺寸，然后按1：1的比例画出图形。对插刀进行运动分析，选取适当比例尺画出不同点速度，加速度矢量图得到不同点的速度，加速度，并对两处位移，作出位移，速度，加速度同转角的图像 2.在内容1运动分析的基础上作出运动循环图，在运动循环图的指导下，根据设计要求确定工作

3、台进给运动机构传动方案设计（包括上下滑板1和2进给运动的机构传动方案设计；回转台3分度运动的机构传动方案设计；刀具与工作台在运动中的协调性分析；） 3.整理和编写说明书一份，对图纸进行详细说明 时间安排 （1）.第一天 明确任务，准备作图工具，并打扫教室。 （2）. 第二、三天 在老师的指导下确定构建尺寸，作出机构简图，并进行运动分析，并作出一个周期的位移、速度、加速度随转角变化的图像 （3）. 第四、五天 在老师的指导下，完成工作台的机构传动方案设计，并画出传动示意图。 （4）. 第六、七、八天 自己总结，整理并编写说明书一份 任务与分析 本课题主要的目的是为了检测步进电机步距角误差，并把误

4、差进行分析计算，最终得到一份误差数据，用误差曲线的方式在坐标上面把误差和步数结果表现出来，方便日后对误差的分析、误差的减少讨论出相应的方案。 插床主体机构尺寸综合设计 机构简图如下： 已知21O O =150mm ，1/2 BO BC ，行程H=100mm ，行程比系数K=2， 根据以上信息确定曲柄,1A O 2,BO BC 长度，以及2O 到YY 轴的距离 1.A O 1长度的确定 图 1 极限位置 由)180/()180(00-+=K ，得极为夹角： 060=， 首先做出曲柄的运动轨迹，以1O 为圆心，A O 1为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当A O 2转到12A O ，于圆相切于

5、上面时，刀具处于下极限位置；当A O 2转到22A O ，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到12A O 与22A O 得夹角即为极为夹角 060=。由几何关系知，212211O O A O O A =，于是可得，021221160=O O A O O A 。由 几何关系可得： 2111cos O O A O ?= 代入数据，21O O =150mm ，060=，得 mm A O 751= 即曲柄长度为75mm 2. 杆2BO BC 、的长度的确定 图 2 杆BC ，BO 2长度确定 由图2 知道，刀具处于上极限位置2C 和下极限位置1C 时，21C C 长度即为最大行程 H=10

6、0mm ，即有21C C =100mm 。 在确定曲柄长度过程中，我们得到021221160=O O A O O A ，那么可得到 022160=B O B ，那么可知道三角形221O B B ?等边三角形。 又有几何关系知道四边形1221C C B B 是平行四边形，那么1212C C B B =，又上面讨论知 221O B B ?为等边三角形，于是有1221B B O B =，那么可得到mm O B 10022=,即mm BO 1002= 又已知1/2=BO BC ，于是可得到 mm BO BC 1002= 即杆2,BO BC 的100mm 。 3.2O 到YY 轴的距离的确定 图 3 2

7、O 到YY 轴的距离 有图我们看到，YY 轴由3311y y y y 移动到过程中，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12B B 刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧12B B 相切与 B 1 B1点时，当B 点转到12,B B ，将会出现最大压力角。 2.当YY 轴与12B B 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12B O 与12B B 得交点）。又几何关系知道： 2/)cos (c

8、os 22222222C O B B O B O C O B B O l ?-+?= 由上面的讨论容易知道02230=C O B ，再代入其他数据，得： mm l 3.93= 即2O 到YY 轴的距离为93.3mm 综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取1:1 的是比例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。 插床切削主体机构及函数曲线分析 主体机构图见第一张图。 已知m r w /60=，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O 72=? （1）位移 在1：1 的基础上，量的位移为23.5mm 。，即 曲柄转过72

9、时位移为23.5mm 。 （2）速度 由已知从图中可知，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得 += 方向 大小?22 33 A A A A v v v 其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。 又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得： += ?CB B C v v v 方向 大小 其中，C v 是C 点，即插刀

10、速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 是B 点速度。 又B 点是杆件3 上的一点，杆件3围绕2O 转动，且B 点和杆件与A 点重合的点在2 O 的两侧，于是可得： 33 22A A O B O B v v -= 由图量的mm A O 20832=,则可到 3 208100 A B v v = 由已知可得s mm A O w v A /471 75212?=?=，规定选取比例尺mm s mm u /101-?=，则可 的矢量图如下： 最后量出代表C v 的矢量长度为17.2mm 于是，可得 C v =0.172m/s 即曲柄转过72插刀的速度为0.172m/s （3）加速度 由理

11、论力学知识可得矢量方程： + + =+ = ？ 方向 ？大小?2 3232 33 A3 r A A k A A A n A A a a 其中，2A 是滑块上与A 点重合点的加速度，2A =212/88.29577543s mm A O ?=?，方 向 由 3A 指向 1 O ； k A A 2 3 是科氏加速度， 22 3323/1.9732s mm v A A k A A ?=（其中233 ,A A A v v 大小均从速度多边形中量 得），q 方向垂直32A O 向下；r A A 23是3A 相对于滑块 的加速度，大小未知，方向与32A O 平 行； n A3A2 是C 点相对于B 点转动

12、的向心加速度，n A3O2 =223.23/2.769/s mm O A v ,方 向过由A3指向O2； t O A 2 3是A3点相对于O2点转动的切向加速度，大小未知，方向垂直A 3O 2。次矢量方程可解，从而得到3A 。 B 时杆AOB 上的一点，构AOB 围绕2O 转动，又4A 与B 点在2O 的两侧，由 R R n t 2,=（是 角加速度）可得 33 22A A O B O B -= 量出32A O 则可得到B 的大小和方向 又由理论力学,结合图可得到； + + = 方向 大小?CB t n CB B c 其中， B 在上一步中大小方向都能求得；n CB 是C 相对于B 点转动的向

13、心加速度 22/25/s mm BC v BC n CB =，方向由C 点指向B 点；t CB 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mm s mm u /362-?=，可得加速度矢量图如下： 最后由直尺量的c a 长度为11.9mm ，于是，可得c a 2/43.0s m 当O 252=? （1）位移 在1：1 的基础上，滑块的位移为97.8mm 。，即 曲柄转过252时位移为97.8mm 。 （2）速度 由已知从图中可知，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2

14、垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得 += 方向 大小?22 33 A A A A v v v 其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。 又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，由理论力学同一构件不 同点的方法可得： += ?CB B C v v v 方向 大小 其中，C v 是C 点，即插刀速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 是B 点速度。 又B 点是杆件3 上的一点，杆件3围绕2O 转动，且B 点和杆件与A

15、 点重合的点在2 O 的两侧，于是可得： 33 22A A O B O B v v -= 由图量的mm A O 11652=,则可到 3116 100A B v v = 由已知可得s mm A O w v A /471 75212?=?=，规定选取比例尺mm s m u /101-?=，则可的矢量图如下： 最后量出代表C v 的矢量长度为8.0mm,于是，可得： C v s /m 08.0= 即曲柄转过252时，插刀的速度为s /m 08.0方向沿YY 轴向上。 （3）加速度 由理论力学知识可得矢量方程： + + =+ = ？ 方向 ？大小?2 3232 33 A3 r A A k A A A

16、 n A A a a 其中，2A 为滑块上与A 点重合点的加速度，2A =2212/88.2957754s mm A O ?=?，方 向 由 5A 指向 1 O ； k A A 2 3 是哥氏加速度， 522332332 3/22A O v v v A A A A A k A A =?=（其中233 ,A A A v v 大小均从速度多边形 中量得），方向垂直52A O 向下；r A A 23是3A 相对于滑块 的加速度，大小未知，方向与5 2A O 平行。 B 是杆AOB 上的一点，杆AOB 围绕2O 转动，又A 5与B 5点在2O 的两侧，由 R R n t 2,=（是 角加速度）可得 3552 2A A O B O B -=