插床主体机构的设计说明书.docx
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插床主体机构的设计说明书
学院
《机械原理课程设计》
任
务
书
专业材料成型及控制工程
学生姓名
班级12材料本
学号1201240041
指导教师郭国谊老师
教研室主任起止日期2014-06-20
第一章绪论3
第二章机构简介与设计数据4
第三章设计内容及方案分析6
1）插刀速度和加速度分析6
2）数据及函数曲线分析10
3）凸轮机构设计13
4）齿轮机构设计14
第四章设计体会15
第五章参考文献16
附图16
第一章绪论
一、设计的题目：
插床运动系统方案设计及其运动分析。
二、工作原理插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。
下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y—y作往复运动，以实现刀具的切削运动。
刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。
为了缩短回程时间，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Q上的凸轮驱动摆动从动件lOD和其它有关机构（图中未画出）来完成的。
三，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。
四、主要内容：
1、根据插床机械的工作原理，拟定2〜3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。
2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸。
要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
3、导杆机构的运动分析。
分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架QQ位于同一直线位置时，滑块6的速度和加速度。
4、凸轮机构设计。
根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径r。
、机架Iq2q8和滚子半径rb），并将运算结果写在说明书中。
用几何法画出凸轮机构的实际廓线。
5、编写设计说明书一份。
应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。
第二章机构简介与设计数据
插床主体机构设计
2、设计数据
如图所示为插床结构简图及阻力线图。
插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组
成，如图3-23所示。
电动机经过减速装置（图中只画出齿轮乙，乙），使曲柄1转动，再通过
研究主要内容及任务
动，是由固结于轴°2上的凸轮驱动摆动从动杆°4D和其他有关机构（图中未画出）来完成
的。
已知数据见表。
导杆机构1-2-3-4-5-6，使装有刀具的滑块沿导路y-y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
设计数据表1导杆机构的设计及运动分析
符号
K
H
lBc/l°3B
L°2o3
a
b
c
n1
单位
mm
mm
r/min
数据
2
100
1
150
50
50
125
60
设计数据表2凸轮机构的设计
符号
a
lo4D
①
①s
①’
从动杆加速规律
单位
o
mm
o
数据
15
40
125
60
10
60
等加速等减速
设计数据表3齿轮机构的设计
符号
Z1
Z2
m
a
单位
mm
O
数据
13
40
8
20
三、设计要求与任务
1.根据已知条件，要求完成如下设计任务：
（1）、导杆机构的设计及运动分析。
设计导杆机构，绘制机构运动简图；分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架位于同一直线位置时，滑块的速度和加速度。
并在3号图纸上利用图解法作机构的两个位置的速度和
加速度多边形，并作出滑块的运动方程线图。
（2）、凸轮机构设计。
根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸，并在3号图纸上绘制实际廓线。
（3）、齿轮机构设计
已知：
齿轮齿数Z1,Z2,模数m分度圆压力角a，齿轮为正常齿制，工作情况为形式齿轮，齿轮与曲柄共轴。
要求：
选择两轮变位系数，计算齿轮各部分尺寸。
2•完成设计计算说明书一份（不少于3000字，应包括设计任务、设计参数、设计计算过
程等）
设计进度
序号
课程设计内容
时间
1
根据题目，查找相关的专业文章及专业手册
0.5天
2
设计方案与计算
2天
3
图纸绘制
1天
4
说明书写作
1天
5
材料上交，答辩
0.5天
6
合计
5天
本课程设计共计一周（五天），时间分配见下表
第三章设计内容及方案分析
1、插刀速度和加速度分析
1）、当在（a）所示位置时，此时构件4处在极位（图纸一）
（a）
速度分析：
曲柄的长度为lo2A=75mm转速n=60r/min
曲柄的角速度为W2=2nn/lo2A=6.28rad/s
7他VA4A3
方向丄A°4-A°2//A°4
大小?
叫?
由图解法得：
VA4-vA3=W2l°2A=o.4i7m/s
因为VA4A3=0所以竿4没有转动,即W4=0，又因为构件3,是一个滑块，竿4又有铰链定位。
所以实际上：
VA4=0
求B点的速度：
由于构件4上°4点是B和A的绝对瞬心点Va°4,A4点的速度VA4已知，利用构件4上的速度影像
AO4VA4
求Vc:
B、C是同一构件上的点，根据同一构件上点间的速度关系：
2VBVCB
方向//导杆_B°4-BC
大小？
0?
可得：
vc=0
加速度分析：
因为aA2=w22lo2A=2.958m/s2
根据速度合成原理有：
方向
_O4A
可得：
aA4=叫=2.958m/s2方向：
—°小
又根据速度合成原理求
6滑块C的速度（图纸
」）：
ac二
n
aCB
at
aCB
aB
大小
?
?
?
2.726m/s
方向
D1BC
_lBC
-1lBC
_1AB
SO
\147
145.78\
\,
又图解法作图解：
a
aB的值通过A3在AB杆上由杠杆定理求得Ao4/2.958=Bo4/aB,
aB=2.726m/s2
paB1.28m/s
又速度比例lpb145.78=0.0088
2
所以比=1470.0088=1.294m/s方向垂直向上
2）、滑块A于机架°2°4位于同一位置的左边时（图纸一）：
速度分析VA2=W2lo2A=0.4l7m/s
又速度合成原理有：
VA4二VA3VA4VA3
所以Va4"A3=o.4i7m/s
又杠杆原理有vB=0.27m/s，方向一Io4a
又速度合成原理：
Vc=VBVCB
大小？
0.209m/s0
方向_lO4A_lO4A
所以Vc一VB=0.209m/s方向向上
加速度分析（图纸二）：
a；'（aF3）
a#p
因为aA2=w22lo2A=2.958m/s2
n
aa4=aa4
2|
小？
W4lO4A
方向？
S
aa4=aa3'a
2
01.39m/s
IlO4A「IlO2A
r.k
A4A3aA4A3大
00
00
W4=VA4/lo4A=5.56rad/s，加速度合成原理有:
所以aA4
_n2
=aA4=W4lo4A=2.958m/s2aB=5.5m/s2
加速度合成原理有:
ac
-ab■acb
t
二abacb
n
aCB大
小？
5.5
m/s200
方向-
!
o4a
_lO4A0
0
所以aC
二aB=5.5m/孑，
方向_S，向上
2、数据及函数曲线分析
£N^a数据表
角度
位移S
（mm）
速度
V（m/s）
加速度
a（m/s2）
7
1.5
0.003
2.05
14
3
0.055
2
21
4
0.0825
1.96
28
5.9
0.115
1.95
35
8
0.125
1.8
42
9.9
0.136
1.65
49
10.5
0.14
1.5
56
15.5
0.15
1.1
63
19.5
0.155
1.0
70
23.5
0.16
0.85
77
25
0.18
0.77
84
30
0.192
0.63
91
31
0.201
0.55
98
37.5
0.207
0.15
105
41
0.210
0.09
112
45
0.212
-0.02
119
48.1
0.22
-0.024
126
55
0.212
-0.065
133
57
0.205
-0.12
140
60.2
0.201
-0.23
147
66.1
0.2
-0.32
154
68.9
0.196
-0.36
161
73
0.19
-0.39
168
76
0.18
-0.4
175
79.5
0.174
-0.432
180
83
0.172
-0.45
187
85
0.17
-0.59
194
90
0.140
-0.7
201
92
0.13
-0.79
208
92.5
0.126
-0.9
215
95
0.093
-1.04
222
98
0.073
-1.5
229
98.5
0.05
-1.9
236
99
0.03
-2.125
243
99
-0.03
-2.6
250
98
-0.07
-3.14
257
97
-0.16
-3.3
264
92.5
-0.25
-4.1
271
90
-0.274
-5.12
278
83.5
-0.383
-5.1
285
73
-0.52
-4.9
292
66
-0.574
-1.74
299
54.2
-0.62
-0.44
306
41.5
-0.61
3.6
313
28.2
-0.44
4.7
320
17.9
-0.43
5.2
327
12.5
-0.3
5.47
334
8.1
-0.23
5.5
341
3
-0.13
3.95
348
2.6
-0.029
3.73
355
1.5
-0.0216
3.04
360
0
0
2.25
滑块的运动方程SC：
）「：
图、v（©）-©在图纸二上:
3、凸轮机构设计
确定凸轮机构的基本尺寸
凸轮机构等加速等减速推程运动规律:
7=2/d1!
^
<=4fWjd/d；
y=4//£?
□
回程运动规律：
7=/（i-刃4＞）
Sw=_/X/%
4=0
修正后的等速回程取
[41=15
|/1=4//（24-24J
通过计算得中心距Lo2o4为100mm滚子半径rt为15mm基圆半径
RC为48mm
凸轮实际轮廓曲线见图纸三。
4、齿轮机构设计
已知z1=13,z2=40,m=8压力角a=20°,取啮合角20°,变位系数X1=-
X2=0.25
齿轮各部分计算公式
名称
代号
计算公式
凸轮机构的基本尺寸
模数
m
根据设计或测绘定出
8
齿数
z
根据运动要求选定。
Z1为主动齿轮，Z2为从东齿轮。
Zi=13、Z2=40
节圆直径
d
di=mzi，d2=mz2
di=104mm
d2=320mm
齿顶咼
ha
ha=m
hai=10mm
ha2=6mm
齿根高
hf
hf=1.25m
hfi=8mmhf2=12mm
齿顶圆
直径
da
dai=m（zi+2），da2=m（Z2+2）
dai=124mm
da2=332mm
齿根圆直径
df
dfi=m（zi-2.5），df2=m（z2-2.5）
df1=88mm
df2=296mm
两轮中心距
a
a=1/2（di+d2）=m/2（z1+Z2）
a=212mm
中心距变动系数
y
y=0
第四章设计体会
一星期的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深
切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问
题的看法产生了良性的变化•
在社会这样一个大群体里面，沟通自然是为人处世的基本，如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会•在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大，小组里的人都很有责任感，付出了最大的努力，尽最大的努力去解决自己任务里所遇到的问题.最终我们能完成于这种态度十分不开的。
生活中的点点滴滴成功失败都是这样的吧与我们对待事情的态度相关。
在这种相互协调合作的过程中，口角
的斗争在所难免，关键是我们如何的处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中，生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力，面对分歧大家要消除误解，相互理解，增进了解，达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂，关键还是看我们的心态，那种处理和解决分歧的心态，因为毕竟我们的出发点都是很好的.
课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程，比如我组的张星红同学，人家的确有种耐得住寂寞的心态.所以他在学习上取得了很多傲人的成绩，但是我所赞赏的还是他追求的过程，当遇到问题的时候，那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务，而且孜孜不倦，追求卓越.我们过去有位老师说得好,有有些事情的产生只是有原因的，别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩，那绝对不是侥幸或者巧合，那是自己付出劳动的成果的彰显，那是自己辛苦过程的体现.这种不断上进，认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美，有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的，这就是一种优良的品质，它将指引着一个人意气风发，更好走好自己的每一步.
在今后的学习中，一定要戒骄戒躁，态度端正，虚心认真….要永远的记住一句话:
态度决定一切.
第五章参考文献
[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版）.北京：
高等教育出版社，2006.
[2]魏兵，熊禾根.机械原理，武汉：
华中科技大学出版社，2007.
[3]申永胜.机械原理教程.北京：
清华大学出版社，1999.
[4]张策.机械原理与机械设计.北京：
机械工业出版社，2004.
[5]刘江南.机械设计基础.长沙：
湖南大学出版社，2005.
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化学工业出版社，2004.
[7]孟宪源.现代机构手册.北京：
机械工业出版社，1994.
[8]华大年，华志宏，吕静平.连杆机构设计.上海：
上海科学技术出版社，1995.
[9]曹惟庆等.连杆机构的分析与综合（第2版）.北京：
科学出版社，2002.
[10]赵韩，丁嚼曾，梁锦华.凸轮机构设计.北京：
高等教育出版社，1993.
[11]吕庸厚.组合机构设计.上海：
上海科学技术出版社，1996.
[12]杨廷力.机构系统基本理论.北京：
机械工业出版社，1996.
附图
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