机械原理插床设计.docx
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机械原理插床设计
机械原理
课程设计说明书
设计题目：
插床导杆机构
已知O2Q=l60mm,BC/B03=1,行程H=l20mm,行程比系数K=2,根据以上信息确定曲柄O2A,BC,B03长度，以及03到丫丫轴的距离。
导杆机构的设计
计算过程
计算结果
O2A长度的确定
点耳
¥1•；7?
W
/O务、\/
由K=（180°+日）/（180°—盯，得极为夹角:
0=60°，
日=60。
首先做出曲柄的运动轨迹，以02为圆心，O2A为半径做
圆，随着曲柄的转动，有图知道，当O2A转到9,于圆相切
于上面时，刀具处于下极限位置；当O2A转到1,与圆相切
于下面时，刀具处于上极限位置。
于是可得到1与9的夹角
即为极为夹角日=60°。
由几何关系知，NO3O21=/O3O29，
于是可得，乂O3O21=NO3O29=60。
。
由几何关系可得：
O2A=O3O2COS60°
代入数据，O2O3=16Omm，得
O2A=80mm
柄长为80mm。
2.杆BC、BO2的长度的确定
BO2=120mm
BC=120mm
当刀具处于上极限位置C2和下极限位置Cl时，C1C2长度即为最大行程H=120mm，即有CiC2=120mm。
在确定曲柄长度过程中，我们得到•QQ1-O3Q9=60，那么可得到•BiO3B2=60，那么可知道三角形△B1O3B2是等边三角形。
由几何关系知道B1B2C2C1四边形是平行四边形，那么B2Bi=C2Ci，又上面讨论知厶B1O3B2为等边三角形，于是有B1O3=B1B2，那么可得到BO3=100mm
又知BC/BO3=1，所以有
BC=100mm
3.03到YY轴的距离的确定
丫丫轴由y〃1移动到yy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当丫丫轴与圆弧B2B1刚相接触时，即图3中左边的那
条点化线，与圆弧B2B1相切与B1点时，当B点转到B2,B1，将会出现最大压力角。
2•当丫丫轴与B2B1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，我们可以选取丫丫轴通过
CB1中点（C点为O2BI与B2B1得交点）。
又几何关系知道：
丨=03B*cos（ZB2O3B1/2）+（03B—O3Bcos（ZB2O3B1/2））/2
再代入其他数据，得：
X=111.96mm
即03到YY轴的距离为111.96mm
X=111.96mm
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。
取第6点分析
运动分析
计算过程
计算结果
速度
3
L
由已知从图中可知，
Va2与
02A垂直，Va3A2与03A平行，Va3
VA3=620mm/s
与03A垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得
—f—f—f
VA3=VA3A2+VA2大小？
？
方向y77
其中，Va2是滑块上与A点重合的点的速度，Va3A2是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，VA3是杆AOB上与A点重合的速度。
由图得：
VA3=620mm/s
又由图知，V与03B垂直，Vcb与BC垂直，Vc与YY轴平
行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：
TTT
VC=Vb+vCB
大小？
V?
方向MVV
其中，Vc是C点，即插刀速度，Vbc是C点相对于B点转动速度，Vb是B点速度。
又B点是杆件3上的一点，，杆件3围绕02转动，且B点和杆件与A点重合的点在02的两侧，于是可得：
TO3BT
VB—0XVA3
由图量的O3A=232.5mm,,则可到
120
Vb=…「A3
232.5
由已知可得Va=3XC2A=671mm,规定选取比例尺10mm/s/mm绘制矢量图见于图一
取后量出代表vC的矢量长度为33mm,
于是，可得Vc=330mm/s
vC=330mm/s
加速度
■'A3
T
=：
■n
A3
t>
A3
T
=CtA„
A2
T
亠二-k
A3A2
T
■■r
A3A2
大小
?
V
?
V
V
?
方向
?
V
V
V
V
V
由理论力学知识可得矢量方程:
其中，A2是滑块上与A点重合点的加速度，〉A2=5.6m/s2,
TT
方向由A4指向02；:
•A3A2是科氏加速度，〉A3A2=1.2m
T
/S2（其中Va3,Va3A2大小均从速度多边形中量得）,A3A2方向垂直O2A4向下；〉A3A2是A4相对于滑块的加速度，大小位置，方向与O3A4平行；〉A3A2是C点相对于B点转动的向心加速度，:
A3A2=1.7m/s2,方向过由C指向B;
-A3O2是C点相对于B点转动的切向加速度，大小位置，
方向垂直BC。
次矢量方程可解，从而得到:
■A30
B时杆A0B上的一点，构A0B围绕。
2转动，又A4与B点在02的两侧，由“n».2r（［是角加速度）
2
-：
sA2=5.6m/s
A3A2
n
A3A2
2
=1.2m/s
2
=1.7m/s
:
a3=3.1m/s
可得
TO3BT
□r=a‘a
BO3A3A3
量出O2A4则可得到□B的大小和方向
又由理论力学,结合图可得到；
TTTT
a=ct+o（n+oft
cBCBCB
大小？
y\/?
方向VVV7
其中，GB在上一步中大小方向都能求得；gCb是C相对于B点转动的向心加速度«CB=mm/s,方向由C点指向B点；«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100mm/s2/mm，可得加速度矢量图：
取后由直尺量的ac长度为14mm，于是，可得ac=i.4m/s
2
aa=1.6m/sB
/2ac=1・4m/s
凸轮机构的设计
表1设计数据
设计内容
凸轮机构的设计
符号
Ipmax
LO4D
[a]
0
①s
0‘
从动杆加速度规律
单位
0
mm
0
数据
18
130
30
90
20
90
余弦加速度
项目
计算公式
推程
屮=人（1-COS网©））/2
回程
屮=vm（1+cos网怡o））/2
凸轮廓线的绘制：
1选定角度比例尺，作出摆杆的角位移曲线，将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成若干等分.
2选定长度比例尺，作以0为圆心以OB=「0为半径的基圆；以0为圆心，以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆.
3自A点开始沿少方向把机架圆分成与图中横坐标相应的区间和等
分，得点人地人…，再以…为圆心，以ab=l为半径作弧与基圆交
IIIIII
于点B，B2,B3...,得线段A|B!
A2B2,A3B3...
④自线段A^'ABz’AX...开始,分别作「1「2,「3...，使它们分别等于图中
对应的角位移，得线段…
5将点^Bi，A2B2，A3b3...连成光滑曲线，它就是所求理论轮廓线.
6实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出・
X
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
0.5
2.1
4.5
7.4
10.6
13.5
15.9
17.5
18
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
18
18
17.5
15.9
13.5
10.6
7.4
4.5
2.1
0.5
0
齿轮机构的设计
z^=15Z2=38m〔2=6二25
项目
齿轮1
齿轮2
分度圆直径d
4=mz〔=90mm
d2=mz2=228
齿顶咼ha
ha1=h；m=1x6=6
ha1=h；m=1汉6=6
齿根高hf
hf1=%+cm=7.5
hf2=（h；+Cm=7.5
齿顶圆直径da
£=4+26^90+26^102
da2=d2+2h；2二+2ha^=240
齿根圆直径df
d门=*一2hf1=75
df2=d2-2hf2=213
基圆直径db
九=d1cos。
=81.56
db2=d2cosa=206.63
备注
渐开线做法：
过p点作基圆切点N1,则可根据渐开线特性求出起始点No与Ni距离NoNi等于dbxsin（N°Ni/dbX180/n）,确疋开始点后，然后把NoNi分成适合的等分，然后从开始点开始按NoN的等分单位长度弧，作各点的切线，在切线上取长度分别等于1,2,3,4,5,6,7・。
。
。
。
倍等分单位的点，依次连接，直到连线超过齿顶圆，分别作出两个齿轮的两到三个单齿。
作啮合图。
位的点，依次连接，直到连线超过齿顶圆，分别作出两个齿轮的两到三个单齿。
作啮合图。
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