插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)之歐陽地創(chuàng)編

1、歐陽地創(chuàng)編歐陽地創(chuàng)編歐陽地創(chuàng)編機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2021.03. 04創(chuàng)作：歐陽地計(jì)算說明書課題名稱：插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)姓名：張超院別：工學(xué)院學(xué)號(hào)： 2012010803專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)設(shè)1201班指導(dǎo)教師： 魏原芳2014年6月7日工學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審表學(xué)生姓名張超專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)2012級(jí)學(xué)號(hào)2012010803設(shè)計(jì)題目插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分評(píng)定權(quán)值成績(jī)業(yè)務(wù)水平有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)：能正確設(shè)汁機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案（或正 確建立數(shù)學(xué)模型并運(yùn)用matlab進(jìn)行仿真）；對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的特左位宜 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析。獨(dú)立進(jìn)行設(shè)訃工作，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)

2、 和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題：能正確處理設(shè)汁數(shù)據(jù)：能對(duì)課題進(jìn)行 理論分析，得岀有價(jià)值的結(jié)論。40論文（設(shè) 計(jì)說明 書、圖紙）質(zhì)雖論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；設(shè)計(jì)方法正確，分析處理科學(xué)：文字通 順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完 備、整潔、正確；圖紙繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確：工作中有 創(chuàng)新意識(shí)；對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。40工作 量、工作態(tài)度按期完成規(guī)泄的任務(wù)，工作量飽滿，難度較大：工作努力，遵守紀(jì) 律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。20合計(jì)100設(shè)計(jì)目錄1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書41. 1課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)412機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)41.3設(shè)計(jì)內(nèi)容61.4設(shè)計(jì)步驟和要求

3、 62機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)71. 1 插床簡(jiǎn)介7 1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算93、1曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算93、2用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析143、3用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析184凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)21心得與體會(huì)22參考文獻(xiàn)23機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 張超班級(jí) 1201 學(xué)號(hào)2012010803 位置 10設(shè)計(jì)題目一：插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析一、課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)1. 課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理教學(xué)的一個(gè)重要組成部 分。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深學(xué) 生所學(xué)的機(jī)械原理理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問 題的能力，使學(xué)生對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)

4、的分析和設(shè) 計(jì)有一較完整的概念，并進(jìn)一步提高電算、繪圖和使用 技術(shù)資料的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械的 能力。2. 、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)用圖解法對(duì)插床的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分 析，設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。要求畫出Ai圖紙一張，寫出計(jì)算說 明書一份。二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1. 插床主要由齒輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組 成，如圖1所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置（圖中只畫出齒 輪、）使曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4- 5-6,使裝有刀具的滑塊沿導(dǎo)路作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以實(shí) 現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng)。為了縮短空行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效 率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸。上的凸輪

5、驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件0和其 他有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）來完成的。為了縮短空回形 成時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，要求刀具有急回運(yùn)動(dòng)。在工作行程中，刀具上作用有相當(dāng)大的切削阻力，在 切削行程的前后各有一段0.05H （H為刀具行程）行程， 如圖2所示。而在空回行程中則沒有切削阻力，因此在 一個(gè)工作循環(huán)中，刀具受力變化很大，從而影響了主軸 的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，為減小主軸的速度波動(dòng)，需采用飛輪調(diào) 速，以減小電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量。插床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，題目數(shù)據(jù)列于表1。圖1插床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖FFia.S0.05H0.05/H圖2插刀阻力曲線2. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表1表1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)汁內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)松的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析符號(hào)niK1bc/1o3

6、 aLo2O3abcHZ,爪位r/minmm數(shù)據(jù)6021150505012510013設(shè)汁內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的&J態(tài)靜力分折凸!倫機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)ZiG3g5Js3dFr3 maxLOG1O4D單位Nkg/m2mmNomm數(shù)據(jù)401603200.14120100015147125設(shè)il內(nèi)容凸;倫機(jī)構(gòu)的設(shè)訃符號(hào)rofT6o5 o)& 02從動(dòng)桿運(yùn) 動(dòng)規(guī)律也位mmo等加速等數(shù)據(jù)6115601060230減速在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，有30個(gè)連續(xù)等分的130個(gè)位置，其 中工作上極限位置為1 ,在本方案中行程速比系數(shù)為 k=2,使等分位置21與工作行程的下極限位置重合。刀 具距上下極限位置O.O5H時(shí)曲柄所在位置為3和1

7、8 O 總共32個(gè)位置，插床機(jī)構(gòu)中曲柄位置分布如圖3所示。圖3插床機(jī)構(gòu)中曲柄位置圖三、設(shè)計(jì)內(nèi)容四、設(shè)計(jì)步驟和要求1)設(shè)計(jì)步驟1、設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。按已知條件確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各未知 數(shù)，其中滑塊5的導(dǎo)路位置可根據(jù)連桿4傳力給滑塊5 最有利條件來確定，即導(dǎo)路應(yīng)位于3點(diǎn)所畫圓弧高的平分 線上。2、做機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。選取長(zhǎng)度比例尺 二0(m/s)/rmi,先用虛線繪出機(jī)構(gòu)極限位置1,然后用 粗線畫出所分配位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并確定當(dāng)前位置C 點(diǎn)位移Sco3、做運(yùn)動(dòng)分析。選取速度比例尺pi v= (m/s)/mm速 度、加速度比例尺v= (m/s2) /mm,用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作 分配位置的速度多邊形和加速度多邊形

8、，確定當(dāng)前位置c 點(diǎn)速度y和加速度a。及根據(jù)速度和加速度影像求各構(gòu)件 重心的速度Vs和加速度asO4、確定阻力。根據(jù)切削阻力曲線，將所分析位置相應(yīng) 的切削阻力。5、計(jì)算導(dǎo)桿的慣性力和慣性力偶矩以及滑塊的慣性 力，并將導(dǎo)桿的慣性力和慣性力偶矩合成為一個(gè)總慣性 力，同時(shí)求出該力至重心的距離。6、動(dòng)態(tài)靜力分析。將機(jī)構(gòu)拆分為若干基本桿組，以桿 組為分離體，畫出作用在其上的所有外力，然后取力比 例尺N=N/mm,用力多邊形或力矩平衡方程求各運(yùn)動(dòng)副 反力和曲柄上的平衡力矩Mb。7、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)線圖，畫出凸輪實(shí)際輪廓曲線。以上作圖部分畫在圖紙上，同時(shí)整理說明書。2)設(shè)計(jì)要求1繪圖問題A1圖紙

9、一張，A1圖紙1張，繪圖工具一套。2、繪圖要求作圖準(zhǔn)確，布置勻稱，比例尺合適，圖面整潔，線條尺寸應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。3、計(jì)算說明書要求計(jì)算程序清楚，敘述簡(jiǎn)要明確，文字通順，書寫端 正。任務(wù)分配位置2468101214161818學(xué)號(hào)12345678910位置2022學(xué)號(hào)1112二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、插床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介插床是一種用于工件內(nèi)表面切削加工的機(jī)床。主要有齒 輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成，如下圖1-1a所 示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器裝置（圖中只畫出齒輪zK z2） 使曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6,使裝有刀 具的滑塊沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn) 動(dòng)，刀具與工作臺(tái)之

10、間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸02上 的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件04D和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫 出）來完成的。為了縮短空行程時(shí)間，提高效率，要求 刀具有急回運(yùn)動(dòng)。圖1-1b所示為阻力線圖。a)圖1-1b)圖1-12、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表1-1o表1-1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分組1234插刀往復(fù)次數(shù)n (次/min)306090120圖3-30插床機(jī)插床機(jī)構(gòu)運(yùn)插刀往復(fù)行程H (mm)1001209060插削機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K2222中心距Lo2o3 (mm)160150no130桿長(zhǎng)之比L(BC)/L(o3B)1111凸輪擺桿長(zhǎng)度Lo4 d (mm)125125125125凸輪擺桿行程角血( )15151515推程許

11、用壓力角。( )45454545推程運(yùn)動(dòng)角5o( )60906090回程運(yùn)動(dòng)角 o ( )90609060遠(yuǎn)程休止角01( )10151015速度不均勻系數(shù)各0.030. 030. 030. 03最大切削阻力Q(N)2300220021001000阻力力臂d(mm)150140130120滑塊5重力G5(N)320340330320構(gòu)件3重力G3(N)160140130120構(gòu)件3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3 (kg*m2)0. 140. 110. 10. 1三、插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算1曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算圖1-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,行程H二100mm,行程比系數(shù)K=2,根據(jù)以上信息確定曲 柄OA,B

12、C、BO2長(zhǎng)度，以及0到Y(jié)Y軸的距離。歐陽地創(chuàng)編歐陽地創(chuàng)編(1) 長(zhǎng)度的確定圖1-2 a)曲柄長(zhǎng)度的確定具體計(jì)算過程如下：由 K = (180 + &)/(180),得極位夾角：60。，首先做出曲柄的運(yùn)動(dòng)軌跡，以】為圓心，”為半徑 作圓，由圖知，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)，轉(zhuǎn)到Q人時(shí)，與 圓相切于上面，刀具處于下極限位置；當(dāng)轉(zhuǎn)到2人， 與圓相切于下面時(shí)，刀具處于上極限位置。于是可得，2人與 得夾角即為極為夾角& = 60。由幾何關(guān)系知，PQ = SOP , 于是可得，W , 由幾何關(guān)系可得：。/產(chǎn)COS。6。2歐陽地創(chuàng)編代入數(shù)據(jù)，2二150mm,A3二大小 ？方向 ？-aA2+仃k+aA3A2VV?V

13、VV其中,勺2是滑塊上與Aa- co1 x OXAA = 4/r x 75 a 2957 .SSmm/s點(diǎn)重合點(diǎn)的加速度，方向由兒指向Q；乙3屈 是 科 氏 加 速 度， aA3A2 = 2x X vA3A2 335.96/Tim / （其中畑也？大 小均從速度多邊形中量得），q方向垂直*4向下；是A4相對(duì)于滑塊的加速度，大小位置，方向與，4平 行；5的電是。點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度,G；3O2二唁，方向過由 c 指向 B; 302 是C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的切向加速度，大小位置，方向 垂直BC。次矢量方程可解，從而得到*3。B時(shí)桿A0B上的一點(diǎn)，構(gòu)A0B圍繞Q轉(zhuǎn)動(dòng)，又A4 與B點(diǎn)在2的兩側(cè)，

14、由& =0Rd=3R （0是角加速度）可 得量出0/4則可得到的大小和方向。又由理論力學(xué)，結(jié)合圖可得到，其中，在上一步中大小方向都能求得；血是C相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度 為=喩/BC917 Zmi I s-,方向由C點(diǎn)指向B點(diǎn)；%是C相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的切向加速度，大小未知，方 向與BC垂直。矢量方程可解，從而可得到C點(diǎn)，即插刀的加速 度。取比例尺衍二0. 0296加嚴(yán),可得加速度矢量圖如 下：a 1-4 (b)加速度多邊形(UA二0. 0296加尸/也加)由圖(1-4b)直尺量的a3長(zhǎng)度為30mm,于是可得a3 0.888Is1 o即當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過108時(shí)，插刀的加速度為 0. 888加/芒。3、

15、用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析的結(jié)果，按照下列步驟用圖解法對(duì)插床主 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析。1) 、計(jì)算慣性力和慣性力矩導(dǎo)桿3的慣性力和慣性力矩為：爲(wèi)二5.98N, M二i.22kgm。慣性力作用在質(zhì)心缶上。2、動(dòng)態(tài)靜力分析1)由桿組4的受力圖和力的平衡條件可得：其中b為構(gòu)件4與豎直方向的R5 = 20N,R34 = 14LV夾角。解方程可以求得和，取合適的力比例尺冷二10 N/mm,作出力多變形。2）由桿組3的受力圖和平衡條件可得：解方程式可得。在對(duì)03點(diǎn)取距：其中，11為R43到03點(diǎn)的垂直距離，I2為G3到03點(diǎn) 的垂直距離，I3為Fi3到03點(diǎn)的垂直距離，I4為

16、FA02 到03點(diǎn)的垂直距離。求得：FA02二387. 98N取合適的力比例尺/z/=10N/mm,作出力多變形。3）由曲柄1的受力圖和平衡條件得：式中，力是力心對(duì)點(diǎn)A力臂的圖示長(zhǎng)度。根據(jù)方程式可求得平衡力矩四、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算利用作圖法按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，具 體設(shè)計(jì)步驟：（1）繪制從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖，由已知 max = 15。、8q =60 、= lo、5 =60 0、5q2 = 23o ,可畫出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如下圖所示：圖1-2 d）從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖畫出凸輪實(shí)際輪廓曲線，根據(jù)圖1-2 d）運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由已知數(shù)據(jù)，利用反轉(zhuǎn)法畫出凸輪實(shí)際輪廓曲線。詳見作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)

17、化大二的學(xué)生，我覺 得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。時(shí)光飛逝，一轉(zhuǎn)眼，課程設(shè)計(jì)也接近的尾聲說起課 程設(shè)計(jì)，在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的 其他東西，領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的 優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合 作的機(jī)制，最重要的還是自己對(duì)一些問題的看法產(chǎn)生了良 性的變化.在社會(huì)這樣一個(gè)犬群體里面，溝通自然是 程設(shè)計(jì)所遇到的多半問題多數(shù)都是由于我們不夠嚴(yán)謹(jǐn)。 第三，在做人上，我認(rèn)識(shí)到，無論做什么事情，只要你 足夠堅(jiān)強(qiáng)，有足夠的毅力與決心，有足夠的挑戰(zhàn)困難的 勇氣，就沒有什么辦不到的。在這次難得的課程設(shè)計(jì)過 程中我鍛煉了自己的思考能力和動(dòng)手能力。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)， 一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時(shí)也是必不可 少的。我們做的是課程設(shè)計(jì)，而不是藝術(shù)家的設(shè)計(jì)。藝 術(shù)家可以拋開實(shí)際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是 工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想 永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級(jí)為設(shè)計(jì)。另外，課堂上也有部分知識(shí)不太清楚，于是我又不 得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)