機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、xx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(jí)：設(shè)計(jì)者： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：20xx年x月x日目錄題目及設(shè)計(jì)要求31機(jī)構(gòu)簡介32設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4二、插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟61、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析6、設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。6、作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。6、作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。6、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作速度、加速度多邊形。72、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析8、繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖（圖1-4）o8（2）、選取力矩比例尺nm（n.mm/mm）,繪制等效阻力矩mr的曲線圖9、作動(dòng)能增量一（）線。103、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果11、圖解微分法11、圖解積分法144、飛輪設(shè)計(jì)

2、145、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)166、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)19三、感想與體會(huì)21四、參考文獻(xiàn)22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(dòng)方案示意圖。該插床主要市帶轉(zhuǎn)動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī) 構(gòu)等組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)減速后帶動(dòng)曲柄1回轉(zhuǎn)，再 通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)123456,使裝有刀具的滑塊沿道路yy作 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng)。為了縮短空程時(shí)間，提高生產(chǎn)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。2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） 來實(shí)現(xiàn)的。

3、為了減小機(jī)器的速度波動(dòng)，在曲柄軸。2上安裝一調(diào)速飛 輪。為了縮短空回行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)， 圖2為阻力線圖。2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量確定符號(hào)nikiilbc/lo 2b l02o3 a bcjs3g3gsftd6單位i/m iim mm mkg m 3nm m數(shù)據(jù)6021001160 50 601400.14160320 10001200.04內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號(hào)屮lbclo2b5x6654運(yùn)動(dòng)規(guī)律九2ma單位(°)mni等加速等m m(°)數(shù)據(jù)151471256115601060230減

4、速1441820二. 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(dòng)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)。(2).作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。選取長度比例尺p 1 (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(dòng)簡圖。曲柄位置的作法如圖1-2；取滑塊5在下極限時(shí)所對(duì)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(gè)曲柄位置，位置5對(duì)應(yīng)于滑塊5處于 上極限位置。再作出開始切削和終止切削所對(duì)應(yīng)的5 /和12 '兩位置。12,切削終

5、點(diǎn)圖1-2曲柄位置圖、作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖上量取 滑塊位移，取位移比例尺根據(jù)機(jī)構(gòu)及滑塊5±c點(diǎn)的各對(duì)應(yīng) 位置，作出滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖sc(t)、然后根據(jù)乂(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(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法的結(jié)果比較。選取速作該位、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作速度、加速度多邊形。度比例尺u v (m s_1)/mm和加速度比例尺ua(m s-2) /mm, 置的速度和加速度多邊形(見圖l-3)o除=3其 中。=2碼/60 (rad/s)列出向量方程，求和為3 =冇2 +冇3a2用速度影像法求叫和如列出向量方程，求陀和ciq

6、cib + a；b + cba）速度圖a? (a j圖1-3位置7的速度與加速度圖2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知各構(gòu)件重力g及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量入、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l-4）o力分析的方法請(qǐng)參考機(jī) 械原理教材02等效阻力矩r61<1已知各構(gòu)件重力g及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)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）、選取力矩比例尺u m（n.mm/mm）,繪制等效阻力矩mi的曲線圖（圖1-4）m(nm)圖1-4等效阻力矩mr和阻力

7、功ar的曲線圖利用圖解積分法對(duì)mr進(jìn)行積分求出ar-©曲線圖，假設(shè)驅(qū)動(dòng)力 矩mj為恒定，由于插床機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期內(nèi)做功相等，所以驅(qū) 動(dòng)力矩在一個(gè)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)系可以求出也曲線（為一水平直 線）。（3）.作動(dòng)能增量£ <!）線。取比例尺 ue=ua=ku<1>um ( j / mm),動(dòng)能變化 zsenad ar,其值可直接由圖1-4上ad （ e ）與ar （i）曲線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線 段相減得到，由此可作出動(dòng)能變化曲線ad與ar相減的曲線圖（如圖l-5)o e=ad-a rgf*ak

8、111 12 1 23456789104 21圖1-5作動(dòng)能增量ae e線圖3用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)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：ds u.dyu.v = = f 丿二 dtana dt /jtdxjlits（ms）a）切線法s（ms）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(shí)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-tga,為了用線段來表示速度，引入極距k(mm),則v

9、 = = tana =- ktana = vktanadt 比dx “k式中為速度比例尺u v = u s/ p 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(shí)，(ktga)為角a的對(duì)邊。由此可 知,在曲線的各個(gè)位置，其速度v與以k為底邊，斜邊平行于s二s(t) 曲線在所研究點(diǎn)處的切線的直角三角形的對(duì)邊高度(ktga)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1-7小，其中分別以.和-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

10、極距，點(diǎn)。為極點(diǎn)。過o點(diǎn)作s=s(t)曲線(圖1-6) ±各位置切線的 平行線。1、。2、。3等，在縱坐標(biāo)軸上截得線段01、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(shí)的速度，從而很容易畫岀位移曲線的速度曲線(圖l-7a)oa）切線法圖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r 2 2&#

11、39; 3'、 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(shí)，該點(diǎn)可近似認(rèn)為在該區(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l-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ol、o2'、o3、o4'. 等，使分別平行于弦線or、1' 2'、2' 3'、3' 4'.并交縱坐標(biāo)軸于1、 2、3等點(diǎn)。然后將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交，得到一個(gè)個(gè)小矩形（例 圖l-7b中矩形2233），則過各矩形上底中點(diǎn)（例圖l-7b中e, f點(diǎn)等）

12、的光滑曲線，即為所求位移曲線的速度線圖（x-v（t）曲線）。、解積分法圖解積分法為圖解微分法的逆過程。取極距k （mm）,用圖解積分法由力矩mr-<b曲線求得力矩所做的功ar-4）曲線（圖 1-4）。由于m = da/d(p = /nadyl = ktana = “燈 kt ana其中故取ar-4）曲線縱坐標(biāo)比例尺kkf% 求ar的理論依據(jù)如下：2/r2托2兀n厲二 jx&0 二仏汀“昇必kpdz “譏ooo kk=血 ktanea¥/ = /4tana/=! /=14. 飛輪設(shè)計(jì)計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量h已知 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)5 ,機(jī)器在曲柄軸1上轉(zhuǎn)速山,在圖1-5

13、中，ae的最大和最小值，即3噸和3位置，對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)ae喚和ae麗之間的距離gf,則anaxl = a£.nax - a£min =（g/）“e所以jf為：；二 90（kjf亦2汩所求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:j /n*m109.303591.6149175. 1485559.8341jf/kg*m2875.7771187.114175. 387738.18862*】3右s為7*02 h 21_.1r1r 餐象飛悅1陽聲p甘總at<7«»兒護(hù)卜鋼« .x- « e1 *h ff 4*5. 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、等加速等減速汀=2fd2/d

14、1; »；w= 4fwd/；q = 4f /話2、余弦lj 二 el- cos(pd/d)/ 2i vv= pf % sin(/?6/ 4) / (2%)a = 鄉(xiāng) wcos(pd/%)/(2 苗)3、正弦”=/(/%)- sin(2m/%)/(2p) w = /vvjl- cos(2/?j/4)/4) a - 2pf wj2sin(2p(7/)/4)24、五次多項(xiàng)式；：y = c() + c"+ qd2 + c/ + c# + c0 ,w二 cm + 2c2wd+ 3c3w/ + 4衣(/ + 'a - 2qwj2 + 6c3wd+ xlcd1 +回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：-

15、j =/(l- d心 4 i：=-fx /%；q = 0修正后的等速冋程鴻二154/ /(24 - 2%)正弦加速度加速階段（d£io）：j =/+/i(- /%i+sin(pd/%i)/p)1 bw=/1w1(cos(p/%1) 1)/%1 3 2 2y 二-對(duì)w sin(/%)/%等速階段卩=/i+(f-/i)(l- (d- 41)/(4- 2鬲)iw二-(f- /”/(%- 2%jl 二 o正弦加速度減速階段(- d? 10)：=/i(4-小心-sin(/?(4- ©/%)/#)人=/1砂1(心9(%/%1)1)/%1 心=p/iwjsiixpg- ©/4)

16、/如ee凸輪理論實(shí)際輪廓曲線（a）6. 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知 zj=14, z2=41, m=8, a =20°所以di112d2328dbi105.28db2308.32hal8ha28hfl10h門1()djji128da2344dfi92df2308p25.12p25.12s12.56s12.56pbl23.61pb223.61a220a220三、感想與體會(huì)通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅在學(xué)問方而有所提高,而且在為人處事方面有了更多的認(rèn)識(shí)。當(dāng)我們遇到一個(gè)問題時(shí)，首先不能畏懼，而是要對(duì)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(shí)，那種成就感一定會(huì)成為 你成長的動(dòng)力。這次設(shè)計(jì)的題目是插床。主要是確定機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)棘輪傳動(dòng), 再傳到工作臺(tái)，從而使工作臺(tái)進(jìn)行間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(duì)機(jī)械原理理論課程的理解和認(rèn) 識(shí)，更培養(yǎng)了我用理論知識(shí)去解決實(shí)際問題的能力。也許我的這種方 案不是很好