机械原理课程设计插床机构1.docx

1、机械原理课程设计插床机构1插床机构综合与传动系统设计题目及设计要求一、设计题目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615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，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其他有关机构（图中未画出）来实现的。画出）来实现的。针对图3-30所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进

2、行传动系统结构设计。二、设计数据与要求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64所示。要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。表64 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凸轮摆杆行程角()15151515推程许用压力角

3、()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)0.120.110.10.1三、设计任务1. 针对图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

4、运动简图；2. 假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；3. 在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图616所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4. 确定电动机的功率与转速；5. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6. 编写课程设计说明书；7. 感想与建议。设计：一、确定各构件的运动尺寸，绘制机构简图1、插削机构的设计：由题知：杆1的极位夹角为=180*（K-1）/（K+1）； 故有为了使构件4对构件5的平均传动角比较大，故应有：则可得：所得数据如下：设计数据x(mm)1401128456y(mm)756045

5、30L3(mm)1501209060L4(mm)1501209060L1(mm)807570652、送料机构（凸轮机构）的设计：四种方案的推程运动规律：1、 等加速等减速2、 余弦3、 正弦4、 五次多项式回程运动规律：修正后的等速回程取正弦加速度加速阶段（）：等速阶段正弦加速度减速阶段（）：所得数据如下：设计数据中心距Lo2o4(mm)1008510585滚子半径rt(mm)15151515基圆半径R0(mm)48544855四种方案下的凸轮轮廓曲线如下：第一组：第二组：第三组：第四组：设计简图：二、假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线（插削机构的运动学分析）1）位置分析

6、建立封闭矢量多边形（式1）将机构的封闭矢量方程式（1）写成在两坐标上的投影式，并化简整理成方程左边仅含未知量项的形式，即得：（式2）解上述方程组得：（式3）2）角速度分析分别将（式2）对时间取一次导数，可得（式4）解之可得s3,3,4,s5。3）角加速度分析分别将（式2）对时间取二次导数，可得加速度关系（式5）采用高斯消去法可求解（式5）可解得角加速度dds3,3,4,dds5；各方案滑块C的位移和速度变化规律曲线，即S5、S5的变化规律如下图：A组B组：C组D组三、在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图2所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件，分析曲柄所需的驱动力矩A组：0

7、1020304050259.3098255.3141245.8876231.1217211.3963187.16460708090100110158.9173127.146692.2860254.6429-1.100276.90638112013014015016017016.0754826.9690840.3150156.3231872.2219278.6399218019020021022023066.5666940.5702427.7800523.0548520.0794916.4677824025026027028029012.006896.9062111.38572356.15551

8、95.39985131.6296300310320330340350164.36193.027217.0809236.0431249.542257.3333B组：01020304050219.3244214.5626205.6179192.1321174.4833153.112760708090100110128.4994101.133571.4851639.9689-0.680418.22662812013014015016017019.2878433.7730753.3632678.50911102.322102.313118019020021022023061.53863-5.21395

9、-20.8057-11.9901-1.159854.7897612402502602702802906.4522215.397332.72574945.4038979.88536111.5567300310320330340350140.0074164.749185.3081201.282212.3726218.403C组：01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.815121.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022

10、.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.0211169.1897177.9851182.3018D组：01020304050147.7851141.2404133.1889122.0764108.294992.27

11、16070809010011074.4543455.3136935.3437815.085881.27659611.4879512013014015016017025.0567244.095971.38969107.3844139.3778129.081418019020021022023055.4567-74.3289-91.7908-65.0962-35.1491-15.1063240250260270280290-3.865111.7745334.07744625.3851551.4283275.0847930031032033034035096.03819113.9072128.335

12、1139.0449145.8685148.7582四、确定电动机的功率和转速。等效构件（曲柄1）上所需平均功率： 平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583751.8974设减速机构中齿轮传动效率1=0.95；带传动效率2=0.9；查机械设计手册，选择的电动机性能如下：型号Y801-4Y90L-6Y90L-6Y90L-6额定功率/kw0.551.11.11.1额定转速/(r/min)1390910910910额定转矩/(N*m)3.78666电机效率0.7050.7350.7350.735设计减速机构：传动比=额定转速/曲柄转速设计各传动比如下：传动比46.315.210.17.6齿轮传动比5.8322带传动比8553.8齿轮参数设计如下：模数m(mm)1.522.52.5Z120202020Z2116604040Lo1o2(mm)102807575带轮设计参数如下：D1/mm160125125114D2/mm20252530五、取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。所求飞轮转动惯量为：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.7771187.114175.387738.18862