机械原理课程设计插床设计.docx

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：2016年7月1日目录题目及设计要求 21机构简介 22设计数据 3二、插床机构的设计内容与步骤 41、导杆机构的设计与运动分析 4⑴、设计导杆机构 4⑵、作机构运动简图 4⑶、作滑块的运动线图 4⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形 52、导杆机构的动态静力分析 6⑴、绘制机构的力分析图（图1-4） 6⑵、选取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，绘制等效阻力矩Mr的曲线图 7⑶、作动能增量△Ｅ―φ线 83、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 9⑴、图解微分法 9⑵、图解积分法 124、飞轮设计 125、凸轮机构设计 146、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内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1-2-3-4-5－6,使装有刀具的滑块沿道路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1２设计数据二、插床机构的设计内容与步骤1、导杆机构的设计与运动分析⑴、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）⑵、作机构运动简图选取长度比例尺μl(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5ˊ和12ˊ两位置．图1—2 曲柄位置图⑶、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μs＝μl,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ｓc（t)、然后根据sc（t）线图用图解微分法（弦线法)作滑块的速度vc（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　用图解微分法求滑块的位移与速度线图⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。

选取速度比例尺μv[（m·s－1)／mm］和加速度比例尺 μａ[(m·ｓ—２)/mm],作该位置的速度和加速度多边形（见图１—3)．①　求其 中 　　 　 　 　 　 　　 (rad/ｓ）② 列 出 向 量 方 程 ,求 用速度影像法求③ 列 出 向 量 方　程 ，求 　　 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Js、阻力线图(图1－1)及已得出的机构尺寸、速度和加速度．⑴、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Jｓ、阻力线图(图1－1）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)⑵、选取力矩比例尺μM(Nmm/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的曲线图利用图解积分法对Mｒ进行积分求出Ａｒ—φ曲线图,假设驱动力矩Md为恒定，由于插床机构在一个运动循环周期内做功相等,所以驱动力矩在一个周期内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Mｄ曲线（为一水平直线）。

⑶、作动能增量△E―φ线．取比例尺　μE=μＡ＝KμφμM（J／ｍｍ),动能变化△Ｅ＝Ａd-Ａr,其值可直接由图1—4上Ａd(φ)与Ａｒ(φ)曲线对应纵坐标线段相减得到,由此可作出动能变化曲线Ad与Ａr相减的曲线图(如图１－5）图1-５ 作动能增量△Ｅ―φ线图3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果⑴、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， 曲线上任一点的速度可表示为：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，　α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∝ｔｇα，为了用线段来表示速度，引入极距K(ｍm)，则式中μv 为速度比例尺,μｖ ＝ μｓ/μtK　 ( m／ｓ/ｍｍ ）该式说明当K为直角三角形中α角的相邻直角边时,(Ｋtgα)为角α的对边由此可知，在曲线的各个位置, 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(Ｋｔgα)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μv和μt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）图1—7.速度线图a) 切线作图 ｂ) 弦线作图上述图解微分法称为切线法.该法要求在曲线的任意位置处很准确地作出曲线的切线,这常常是非常困难的,因此实际上常用“弦线”代替“切线”,即采用所谓弦线法，作图方便且能满足要求,现叙述如下：依次连接图１—６中ｓ　=s(t）曲线上相邻两点,可得弦线1'2'、2'3’、3’4'等，它们与相应区间位移曲线上某点的切线平行当区间足够小时,该点可近似认为在该区间（例2,3)中点的垂直线上因此我们可以这样来作速度曲线:如图1—7b所示，按上述切线法建立坐标系v=v(t)并取定极距K及极点o,从o点作辐射线o１’、ｏ２’、o3’、ｏ4’等,使分别平行于弦线01'、1’2’、2’3’、3’4’并交纵坐标轴于1”、２”、3”然后将对应坐标点投影相交,得到一个个小矩形（例图1—7b中矩形2２"33”）,则过各矩形上底中点(例图1-7ｂ中e，f点等）的光滑曲线,即为所求位移曲线的速度线图(v=v(ｔ)曲线).⑵、图解积分法图解积分法为图解微分法的逆过程。

取极距K(ｍm），用图解积分法由力矩Mr―φ曲线求得力矩所做的功Ar―φ曲线（图1—4）由于　 　 　 其中 　　故取Ａr―φ曲线纵坐标比例尺求Ar的理论依据如下:4、飞轮设计计算飞轮的转动惯量JF已知 机器运转的速度不均匀系数δ，机器在曲柄轴1上转速n1,在图１-５中,ΔＥ的最大和最小值，即ωmaｘ和ωmｉn位置,对应纵坐标ΔEmａx和ΔEmin之间的距离gf,则所以JＦ为：所求飞轮转动惯量为:/N＊m１０9３03５916１49175１48５５5９8341JF/ｋg*m28７57771１８７1141７5.3８７7３8１88６25、凸轮机构设计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(）：６、齿轮机构设计已知z1=１4,z2=41,m＝8, α＝2０º所以D1１1２D２328Db１10528Ｄb230832Hａ１8Ha28Ｈf110Ｈf210Da1128Ｄa2344Ｄf１9２Df2３０8p２5.１2p２512ｓ１256s12.5６Pb1２36１Pb223.61a２20ａ22０ 三、感想与体会通过这段时间的设计,我受益匪浅，不仅在学问方面有所提高,而且在为人处事方面有了更多的认识。

当我们遇到一个问题时，首先不能畏惧,而是要对自己有信心,相信通过自己的努力一定能解决的就象人们常说的在战略上藐视它但是在战术上的重视它通过慎重的考虑认真的分析,脚踏实地去完成它，克服重重困难,当你成功实现目标时,那种成就感一定会成为你成长的动力. 这次设计的题目是插床主要是确定机械传动的方案，通过导杆机构到飞轮设计，再到凸轮机构和齿轮机构设计，带动棘轮传动，再传到工作台,从而使工作台进行间歇进给运动，使刀具能安全的进行切削 这次设计课程不仅让我加深了对机械原理理论课程的理解和认识,更培养了我用理论知识去解决实际问题的能力.也许我的这种方案不是很好的方案，但它解决了工作台间隙进给运动的问题．作为初次接触设计的我，对未来的设计充满了信心 我希望学校多开设这类的设计课程，不仅帮助我们理解理论知识，更重要的是让我们学会用理论知识解决实际问题,帮助我们把理论知识转化成一种能力，让我们更容易解决问题巩固理论知识,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、参考文献1、《理论力学》第三版 机械工业出版社2、《机械原理》 　 　 　西北工业大学出版社3、《机械原理课程设计》。