機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)插床設(shè)計(jì)

1、長江學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械與電子工程學(xué)院專業(yè)：班級：設(shè)計(jì)者：學(xué)號：指導(dǎo)老師：2016年7月1日目錄題目及設(shè)計(jì)要求1機(jī)構(gòu)簡介2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟1、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動分析 、設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 、作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 、作滑塊的運(yùn)動線圖。 、用相對運(yùn)動圖解法作速度、加速度多邊形。 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析 、繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖(圖1-4 )。(2)、選取力矩比例尺 卩M(N.mm/mn，繪制等效阻力矩Mr的曲線圖、作動能增量一© 線。3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的動態(tài)靜力分析結(jié)果 、圖解微分法、圖解積分法4、飛輪設(shè)計(jì)5、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6、

2、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、感想與體會四、參考文獻(xiàn)題目及設(shè)計(jì)要求1機(jī)構(gòu)簡介插床是一種用于工件內(nèi)表面切削加工的機(jī)床，也是常用的機(jī)械加工設(shè)備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖1為某插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案示意圖。該插床主要由帶轉(zhuǎn)動、齒 輪傳動、連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成。電動機(jī)經(jīng)過帶傳動、齒輪傳動減速后帶動曲柄1回轉(zhuǎn)，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道路 y y作往復(fù)運(yùn)動，以 實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動。為了縮短空程時間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動。刀具與工 作臺之間的進(jìn)給運(yùn)動，是由固結(jié)于軸 Q上的凸輪驅(qū)動擺動從動件 QD和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖 中未畫出）來實(shí)現(xiàn)的。為了減小機(jī)器的速度波動，在

3、曲柄軸Q2上安裝一調(diào)速飛輪。為了縮短空回行程時間，提高生產(chǎn)效率，要求刀具具有急回運(yùn)動，圖2為阻力線圖。圖22設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟1、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動分析、設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。按已知數(shù)據(jù)確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的各未知參數(shù)，其中滑塊 5導(dǎo)路y-y的 位置可根據(jù)連桿4傳力給滑塊5的最有利條件來確定，即y-y應(yīng)位于B點(diǎn)所畫圓弧高的平 分線上(見參考圖例1)。、作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。選取長度比例尺卩i(m/mm),按表1-2所分配的加速度位置用粗 線畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。曲柄位置的作法如圖1-2 ;取滑塊5在下極限時所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置1,按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得12個曲柄位置，位置5對應(yīng)于滑塊5處于

4、 上極限位置。再作出開始切削和終止切削所對應(yīng)的5 /和12 /兩位置12,切削終點(diǎn)圖1-2曲柄位置圖、作滑塊的運(yùn)動線圖。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖上量取滑塊位移，取位移比例尺卩s=yi,根據(jù)機(jī)構(gòu)及滑塊5上C點(diǎn)的各對應(yīng)位置，作出滑塊的運(yùn)動線圖Sc(t)、然后根據(jù)Sc(t)線圖用圖解微分法(弦線法)作滑塊的速度 vc(t)線圖(圖1-2 ),并將其結(jié)果與4) 相對運(yùn)動圖解法的結(jié)果比較。圖1-2用圖解微分法求滑塊的位移與速度線圖、用相對運(yùn)動圖解法作速度、加速度多邊形。選取速度比例尺卩v(m s-1)/mm和加速度比例尺 卩a(m s-2)/mm，作該位置的速度和加速度多邊形(見圖 1-3 )。求vA其

5、中12 nJ 60 (rad/s)列出向量方程,求vA3和 aA3用速度影像法求和aB列出向量方程，求vC和aCa）速度圖b）加速度圖圖 1-3 位置 7 的速度與加速度圖2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件重力G及其對重心軸的轉(zhuǎn)動慣量 Js、阻力線圖（圖1 1）及已得出的機(jī) 構(gòu)尺寸、速度和加速度。、繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖（圖1-4 ）。力分析的方法請參考機(jī)械原理教材已知 各構(gòu)件重力G及其對重心軸的轉(zhuǎn)動慣量 Js、阻力線圖（圖1 1）及已得出的機(jī) 構(gòu)尺寸、速度和加速度，求出等效構(gòu)件 1的等效阻力矩Mr。（注意：在切削始點(diǎn)與切削終 點(diǎn)等效阻力矩應(yīng)有雙值）（2）、選取力矩比例尺卩M（N.mm/mm）

6、繪制等效阻力矩 Mr的曲線圖（圖1-4）圖1-4等效阻力矩Mr和阻力功Ar的曲線圖利用圖解積分法對Mr進(jìn)行積分求出Ar- ©曲線圖，假設(shè)驅(qū)動力矩 M為恒定，由于插床 機(jī)構(gòu)在一個運(yùn)動循環(huán)周期內(nèi)做功相等，所以驅(qū)動力矩在一個周期內(nèi)的做功曲線為一斜直線 并且與Ar曲線的終點(diǎn)相交如圖1-4中Ad所示，根據(jù)導(dǎo)數(shù)關(guān)系可以求出 M曲線（為一水平 直線）。、作動能增量一©線。取比例尺卩A =Ky e卩皿（J/ mm,動能變化AEmA d A r，其值可直接由圖1-4上Ad (©)與A r (©)曲線對應(yīng)縱坐標(biāo)線段相減得到，由此可作 出動能變化曲線A與Ar相減的曲線圖(如圖

7、1-5 )。圖1-5作動能增量一©線圖3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的動態(tài)靜力分析結(jié)果、圖解微分法下面以圖 1-6 為例來說明圖解微分法的作圖步驟 ,圖1-6為某一位移線圖 , 曲線上任一點(diǎn)的 速度可表示為 :圖 1-6 位移線圖其中dy和dx為s=s(t)線圖中代表微小位移ds和微小時間dt的線段,a為曲線s=s(t)在 所研究位置處切線的傾角。上式表明，曲線在每一位置處的速度v與曲線在該點(diǎn)處的斜率成正比，即v*tg a ,為了用線 段來表示速度,引入極距K(mm),則式中卩v為速度比例尺，卩v =卩s/卩tK ( m/s/mm )。該式說明當(dāng)K為直角三角形中a角 的相鄰直角邊時,(

8、Ktg a )為角a的對邊。由此可知，在曲線的各個位置，其速度V與以K為 底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線在所研究點(diǎn)處的切線的直角三角形的對邊高度(Ktg a )成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù) ,按此便可由位移線圖作得速度線圖 (v-v(t) 曲線), 作圖過 程如下:先建立速度線圖的坐標(biāo)系V=v(t)(圖1-7a),其中分別以卩v和卩t作為V軸和t軸的比例尺， 然后沿軸向左延長至o點(diǎn),oO=K(mm),距離K稱為極距，點(diǎn)o為極點(diǎn)。過o點(diǎn)作s=s( t)曲線 (圖 1-6) 上各位置切線的平行線 o1"、 o2"、 o3". 等,在縱坐標(biāo)軸上截得線段 01&

9、quot;、 02"、03".等。由前面分析可知,這些線段分別表示曲線在2'、3'、4'. 等位置時的速度,從 而很容易畫出位移曲線的速度曲線（圖1-7a）。圖1-7.速度線圖a）切線作圖b） 弦線作圖上述圖解微分法稱為切線法。該法要求在曲線的任意位置處很準(zhǔn)確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實(shí)際上常用“弦線”代替“切線”，即采用所謂弦線法，作圖方便且能滿足要求,現(xiàn)敘述如下：依次連接圖1-6中s =s（t）曲線上相鄰兩點(diǎn),可得弦線12、23、3'4'.等,它們與相應(yīng) 區(qū)間位移曲線上某點(diǎn)的切線平行。當(dāng)區(qū)間足夠小時，該點(diǎn)可近似認(rèn)為

10、在該區(qū)間（例2,3）中點(diǎn)的垂直線上。因此我們可以這樣來作速度曲線：如圖1-7b所示,按上述切線法建立坐標(biāo)系v=v（t）并取定極距K及極點(diǎn)o,從o點(diǎn)作輻射線o1'、o2'、o3'、04'.等,使分別平行于弦 線01'、12、23、3'4'.并交縱坐標(biāo)軸于1"、2"、3".等點(diǎn)。然后將對應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交，得到一個個小矩形（例圖1-7b中矩形22"33"）,則過各矩形上底中點(diǎn)（例圖1-7b中 e,f點(diǎn)等）的光滑曲線，即為所求位移曲線的速度線圖（v=v（t）曲線）。、圖解積分法圖解積分法為圖解微分

11、法的逆過程。取極距K （mi）用圖解積分法由力矩M r ©曲線求得力矩所做的功A r ©曲線（圖1-4 ）。M dA/dAdy/ dxK tanm K tan由于A其中故取A r -曲線縱坐標(biāo)比例尺 A K M求Ar的理論依據(jù)如下：4、飛輪設(shè)計(jì)計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動慣量Jf 已知 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)機(jī)器在曲柄軸 1上轉(zhuǎn)速ni,在圖1-5中， E的最大和最小值，即3 max和3 min位置，對應(yīng)縱坐標(biāo) Emax和厶Emin之間的距 離gf,則所以Jf為：所求飛輪轉(zhuǎn)動慣量為:Ted /N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.77

12、71187.114175.387738.188625、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、等加速等減速2、余弦3、正弦4、五次多項(xiàng)式回程運(yùn)動規(guī)律：修正后的等速回程?d01 = 15取丸=dof /（2d。- 2尙）正弦加速度加速階段（d£1°）：等速階段 正弦加速度減速階段（d°- d?10）：6齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已矢口 zi=14, Z2=41, m=8, a =2°o所以D112D2328Db1105.28Db2308.32H.18旦28H11°H210Dd128344Dfi9202308P25.12P25.12s12.56s12.56Pbl23.61R223.61

13、a220a220、感想與體會通過這段時間的設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅在學(xué)問方面有所提高，而且在為人處事方面 有了更多的認(rèn)識。當(dāng)我們遇到一個問題時，首先不能畏懼，而是要對自己有信心，相信通過自己的努力 一定能解決的。就象人們常說的在戰(zhàn)略上藐視它。但是在戰(zhàn)術(shù)上的重視它。通過慎重的考 慮認(rèn)真的分析，腳踏實(shí)地去完成它，克服重重困難，當(dāng)你成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)時，那種成就感一 定會成為你成長的動力。這次設(shè)計(jì)的題目是插床。主要是確定機(jī)械傳動的方案，通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)到飛輪設(shè)計(jì)，再 到凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，帶動棘輪傳動，再傳到工作臺，從而使工作臺進(jìn)行間歇進(jìn)給 運(yùn)動，使刀具能安全的進(jìn)行切削。這次設(shè)計(jì)課程不僅讓我加深了對機(jī)械原理理論課程的理解和認(rèn)識，更培養(yǎng)了我用理論知識去解決實(shí)際問題的能力。也許我的這種方案不是很好的方案，但它解決了工作臺間隙 進(jìn)給運(yùn)動的問題。作為初次接觸設(shè)計(jì)的我，對未來的設(shè)計(jì)充滿了信心。我希望學(xué)校多開設(shè)這