機械原理課程設(shè)計—插床機構(gòu)說明書

1、機械原理課程設(shè)計第二章插床主體機構(gòu)尺寸綜合設(shè)計機構(gòu)簡圖如下：已知 O1O2=150mm, BC/BO2=1,行程 H=100mm，行程比系數(shù) K=2 ,根據(jù)以上信息確定曲柄OiA, BC,BO2長度，以及。2到Y(jié)Y軸的距離I.OiA長度的確定圖1極限位置由 K =(1806)/(1806),得極為火角:0 =600,首先做出曲柄的運動軌跡，以 Oi為圓心，OiA為半徑做圓，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，有圖知道，當(dāng)O2A轉(zhuǎn)到O2A1，丁圓相切丁上面時，刀具處丁下極限位置；當(dāng) O2A轉(zhuǎn)到O2A2,與圓相切丁下面時，刀具處丁上極限位置。丁是可得到O2A1與O2A2得夾角即為極為火角5 / 186=600。由幾何

2、關(guān)系知， ZA1O1OZA2O1O2 , 丁是可得，ZA1O1OA2O1O600 o 由 幾何關(guān)系可得:O1A cos O1O2代入數(shù)據(jù)，OiO2=150mm,= 60°,得OA = 75mm即曲柄長度為75 mm2.桿BC、BO2的長度的確定H=100mm，即有 C1C2=100mm。在確定曲柄長度過程中，我們得到NA1O1O2 =£A2O1O2 =60° ,那么可得到NBiO2B2=60°,那么可知道三角形AB1B2O2等邊三角形。乂有幾何關(guān)系知道四邊形B1B2C2C1是平行四邊形，那么B2B1=C2C1, 乂上面討論知AB1B2。2為等邊三角形，丁

3、是有B1O2 = B2B1，那么可得到B2O2 =100mm,即BO2 = 100mm乂已知bc/bo2 =1 , 丁是可得到BC = BO2 =100mm即桿 BC, BO2的 100mm。3.O2到Y(jié)Y軸的距離的確定圖3 O2到Y(jié)Y軸的距離有圖我們看到，YY軸由y1y1移動到y(tǒng)3y3過程中，同一點的壓力角先減小，后乂增大，那么在中間某處必有一個最佳位置，使得每個位置的壓力角最佳?？紤]兩個位置：1當(dāng)YY軸與圓弧B2剛相接觸時，即圖3中左邊的那條點化線，與圓弧B2B1相切與機械原理課程設(shè)計B1點時，當(dāng)B點轉(zhuǎn)到B2,Bj將會出現(xiàn)最大壓力角。2.當(dāng)YY軸與B2B1重合時，即圖中右邊的那條點化線時，

4、B點轉(zhuǎn)到B1時將出現(xiàn)最大壓 力角為了使每一點的壓力角都為最佳，我們可以選取YY軸通過CB1中點(C點為O2B1與B2B1 得交點)。乂幾何關(guān)系知道：I =O2B cos. B2O2C (O2B2 - O2B , cos. B2O2O/2由上面的討論容易知道NB2O2C =30°,再代入其他數(shù)據(jù)，得：I = 93.3mm即O2到Y(jié)Y軸的距離為93.3mm綜上，插床主體設(shè)計所要求的尺寸已經(jīng)設(shè)計完成。選取 1:1的是比例尺，畫出圖形如 圖紙一上機構(gòu)簡圖所示。第三章插床切削主體機構(gòu)及函數(shù)曲線分析主體機構(gòu)圖見第一張圖。已知w=60r/m,逆時針旋轉(zhuǎn)，由作圖法求解位移，速度，加速度。規(guī)定位移，速

5、度，加速度向下為正，插刀處丁上極限位置時位移為0.當(dāng)=175°(1)位移在1:1的基礎(chǔ)上，量的位移為79.5mm。，即曲柄轉(zhuǎn)過175°時位移為79.5mm。(2)速度由已知從圖中可知，VA2與O1A®直，VA3A2與O2A平行，VA3與O2A垂直，由理論力學(xué)中不 同構(gòu)件重合點地方法可得TTTVA3=VA3A2VA2大??？方向其中，VA2是滑塊 上與A點重合的點的速度，VA3A2是桿AOB上與A點重合的點相對丁滑塊的速度，Va3是桿AOB上與A點重合的速度。乂由圖知，vB與O2B垂直，vCB與BC垂直，vC與YY軸平行，有理論力學(xué)同一構(gòu)件不同點的方法可得:TTVC

6、= VB大小 ？方向VCB其中，Vc是C點，即插刀速度，Vbc是C點相對丁B點轉(zhuǎn)動速度，Vb是B點速度。乂 B點是桿件3上的一點，桿件3圍繞。2轉(zhuǎn)動，且B點和桿件與A點重合的點在。2的兩側(cè)，丁是可得:'O2B'VB = 一疝加由圖量的O2A3 =220mm,則可到100VB =VA3220由已知可得vA2 = wxO1 A =2兀尺75全471mm/s，規(guī)定選取比例尺u = 15mm，s/mm ,則可的欠量圖如下：7 / 18最后量出代表vc的欠量長度為12mm,于是，可得vC=0.174m/s即曲柄轉(zhuǎn)過175°時，插刀的速度為（3）加速度由理論力學(xué)知識可得欠量方程：

7、0.174m/s。a大小方向TA3T:A2vTk-A3A2r-A3A2?其中，«A2是滑塊上與A點重合點的加速度,ot A2 = co2 乂。1 A4 = 4霓 x 75 & 2957.88mm/s2 ,T方向由A4指向Oi ; a %肓是科氏加速度，aA3A2A3A2 = 23 VA3A2 1080mm/s2（其中VA3,VA3A2大小均從速度多邊形中量得）,q方向垂直O(jiān)2A4向下；a A3A2是A4相對丁滑塊 的加速度，大小位置，方向與O2A4平行；A3A2是C點相對丁 B點轉(zhuǎn)動的向心加速度，=vCb/BC全993.43mm/s2,方向過由C指向B; ° 是C點

8、相對丁 B點轉(zhuǎn)動A3O2 CB,A3O2的切向加速度，大小位置，方向垂直 BC。次欠量方程可解，從而得到a A3。A4與B點在。2的兩側(cè)，由B時桿 AOB上的一點，構(gòu) AOB圍繞02轉(zhuǎn)動，乂=、R （ E是角加速度）可得冬卬O2A3A3量出O2A4則可得到?？诘拇笮『头较駼乂由理論力學(xué)，結(jié)合圖可得到；B t C ?a+Bn ca+> Ba-其中，a 口在上一步中大小方向都能求得；«Cb是C相對丁 B點轉(zhuǎn)動的向心加速度B"Cb =vBc/BC整36mm/s2 ,方向由C點指向B點；«CB是C相對丁 B點轉(zhuǎn)動的切向加速度, 大小未知，方向與BC垂直。次欠量方程可

9、解，從而可得到 C點，即插刀的加速度。取比 例尺u =36mm s'/mm,可得加速度欠量圖如下：最后由直尺量的acK度為12mm,于是，可得ac田0.432m/s2當(dāng)=355°(1)位移在1:1的基礎(chǔ)上，滑塊的位移為1.5mm。，即曲柄轉(zhuǎn)過3550時位移為1.5mm。 (2)速度由已知從圖中可知，VA2與0止垂直，VA3A2與°2A平行，Va3與°2A垂直，由理論力學(xué)中不 同構(gòu)件重合點地方法可得TTTvA3=vA3A2vA2大小 ？方向其中，Va2是滑塊 上與A點重合的點的速度，VA3A2是桿AOB上與A點重合的點相對丁滑塊的速度，Va3是桿AOB上與A

10、點重合的速度。乂由圖知，Vb與O2B垂直，Vcb與BC垂直，Vc與YY軸平行，有理論力學(xué)同一構(gòu)件不 同點的方法可得:9 / 18機械原理課程設(shè)計TTVc = VbVcb大小 ？方向其中，Vc是C點，即插刀速度，VBC是c點相對丁 B點轉(zhuǎn)動速度，Vb是B點速度乂 B點是桿件3上的一點，桿件3圍繞。2轉(zhuǎn)動，且B點和桿件與A點重合的點在。2的兩側(cè)，丁是可得:O2B 'OXVa3由圖量的O2A5=123.5mm,則可到Vb100123 .511 / 18由已知可得Va2 =wxOA =2兀X75由47imm/s，規(guī)定選取比例尺u=10m，s/mm,則可的欠量圖如下：最后量出代表vC的欠量長度為

11、2.16mm,丁是，可得:vC = 0.0216m/s即曲柄轉(zhuǎn)過355°時，插刀的速度為0.0216m/s方向沿YY軸向上。(3)加速度由理論力學(xué)知識可得欠量方程：一'>r >A3A2 A3A2 A3A2大小 ？ww?方向 ？其中，0tA2為滑塊上與 A點重合點的加速度，0tA2 = 2 XO1A2 =4皿K75 k2957.88mm/s2 ,方 向 由 A5 指 向O1T k A3A2是哥氏加速度.% kA3A2=2 v3 A3A22、我 /O A5 (其中va3,va3A2大小均從速度多邊形 A3 A3A2 2中量得)，方向垂直O(jiān)2A5向下;W；3A2是A3相

12、對丁滑塊的加速度，大小位置，方向與O2A5平行。B是桿AOB上的一點，桿 AOB圍繞。2轉(zhuǎn)動，乂 A5與B5點在。2的兩側(cè)，由(/ = Er,cc=2 r ( E是角加速度)可得TO2B5Ta 一=_aBO2A5A3量出O2A5則可得到a 的大小和方向B乂由理論力學(xué)，結(jié)合圖可得到；TTTTCt=口 c + an:;，飛 tcBCBCB大小 ？VV?方向VVV其中，二口在上一步中大小方向都能求得；«Cb是C相對丁 B點轉(zhuǎn)動的向心加速度B"Cb =vBc/B5C5號.44mm/s2，方向由C點指向B點；c(Cb是C相對丁 B點轉(zhuǎn)動的切向加 速度，大小未知，方向與BC垂直。次欠量

13、方程可解，從而可得到 C點，即插刀的加速度。 取比例尺u =50m .s'/mm,可得加速度欠量圖如下代入數(shù)據(jù)可得：ac : 3.04m/s2 c所有數(shù)據(jù)詳見第四章表格2.凸輪機構(gòu)的設(shè)計凸輪擺桿行程角為0=15°,擺桿長度Lo4D=125mm,算出凸輪的最大推程為L=32mm , 如下圖所示；凸輪推程運動規(guī)律為等加速等減速，回程運動規(guī)律為等速。畫出凸輪的運動 規(guī)律圖，如下圖所示；凸輪的基圓半徑rb=50mm,結(jié)合已知參數(shù)利用反轉(zhuǎn)法畫出凸輪的理論輪廓線，并描出實際輪廓線，作圖尺寸比例為 1/2(mm/mm)：機械原理課程設(shè)計作圖步驟:1）畫出基圓O1,再畫出以擺桿長度LO4D為

14、半徑的圓O2與基圓同圓心；2） 利用反轉(zhuǎn)法在圓O2轉(zhuǎn)過900四等分，分別以各等分點為圓心，以擺桿長度LO4D 為半徑各畫一段弧分別與基圓相交四個點，然后在凸輪運動規(guī)律圖上對應(yīng)的等分點上量取尺寸，并以此尺寸為半徑，以與基圓相交的點位圓心畫弧，兩圓弧相交一點即為所要求的點。同理畫出回程時的凸輪運動軌跡；3）選取滾子半徑rg,畫出凸輪的實際廓線。如下圖：<4>齒輪機構(gòu)的設(shè)計已知：zi = 14 z 2=70 m=10 a =20 h；=1c* =0.251）確定變位系數(shù)對于變位齒輪，為有利于強度的提高，小齒輪采用正變位，大齒輪采用負(fù)變位，使大小齒輪的強度趨于接近，從而使齒輪承載能力提高。

15、Xlmin=haZmin - /_=0ZminZmcZminX2min=h; -min- =-4 a則取 X=0 X2 = 0 （滿足 X> X2min）2）確定中心距變動系數(shù)y及齒頂高降低系數(shù) yX 1=0 X2=0則是標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，即y=0 y=03）變位齒輪的幾何尺寸公式齒輪1齒輪2d ' =d = zm140700F a = a2020.*ha= ham1010hf =( h；+c*)m12.512.5da =d + 2ha160720df=d-2 hf115675a=(d2-d i)/2280機構(gòu)的動態(tài)靜力分析齒輪機構(gòu)的設(shè)計G4GP axJs, s4Z1乙maNKg m

16、2ommo28016026001.1414701020.凸輪廓線的繪制： 選定角度比例尺，作出擺桿的角位移曲線，如圖3-3(b)所示，將其中的推程和回程角 位移曲線橫坐標(biāo)分成若干等分. 選定長度比例尺，作以。為圓心以O(shè)B無為半徑的基圓；以O(shè)為圓心，以O(shè)A=半徑作 反轉(zhuǎn)后機架上擺桿轉(zhuǎn)動中心的圓. 自A點開始沿-方向把機架圓分成與圖3-3(b)中橫坐標(biāo)相應(yīng)的區(qū)間和等分，得點A), A2, A3.,再以A1, A2, A3.為圓)L> ,以AB=L為十仆作弧與基圓父丁點Bi , B2, B3.,侍線段_'_'_AB , A2B2, A3B3.»，八一一'

17、9;'.一、 、. 自線段A1B1,A2B2, A3B3. .開始，分別作 5,%.,使它們分別等丁圖3-3(b)中對網(wǎng)的 角位移,得線段 A1B1, A2B2, A3B3. 將點A1B1, A2B2, A3B3.連成光滑曲線，它就是所求理論輪廓線. 實際輪廓線可用前述滾子圓包絡(luò)線的方法作出.如圖3-3(a)所示.17/ 18三、具體要求插床是用丁加工各種內(nèi)外平面、成形表面，特別是鍵槽和帶有棱角的內(nèi)孔等的機床 （如 圖1所示），已知數(shù)據(jù)如下表（參考圖2）。參數(shù)nrHLo1O2C1C2C3C4G3G5JS3QKa單位rpmmmmmmmmmmmmmNNKgm2N數(shù)據(jù)601001501205

18、0501201603200.14100020.05另：1bc/1bo2=1，工作臺每次進給量0.5mm，刀具受力情況參考圖2。機床外形尺寸及各部份 聯(lián)系尺寸如圖 1 所示（其中:li =1600,12 =1200, 13 =740, 14 =640, 15 =580, 16 =560, 17 =200, 18 =320, 19=150, 110 =360, 111 =1200,單位均為 mm,其余尺寸自定。所有數(shù)據(jù)詳見第四章表格第四章 重要數(shù)據(jù)及函數(shù)曲線分析S（中）V （甲）,a仰）數(shù)據(jù)表角度位移S (mm)速度V(m/s)加速度a (m/s2)71.50.0032.051430.055221

19、40.08251.96285.90.1151.953580.1251.8429.90.1361.654910.50.141.55615.50.151.16319.50.1551.07023.50.160.8577250.180.7784300.1920.63機械原理課程設(shè)計91310.2010.559837.50.2070.15105410.2100.09112450.212-0.0211948.10.22-0.024126550.212-0.065133570.205-0.1214060.20.201-0.2314766.10.2-0.3215468.90.196-0.36161730.19

20、-0.39168760.18-0.417579.50.174-0.432180830.172-0.45187850.17-0.59194900.140-0.7201920.13-0.7920892.50.126-0.9215950.093-1.04222980.073-1.522998.50.05-1.9236990.03-2.12524399-0.03-2.625098-0.07-3.1425797-0.16-3.326492.5-0.25-4.127190-0.274-5.1227883.5-0.383-5.128573-0.52-4.929266-0.574-1.7429954.2-0.

21、62-0.4430641.5-0.613.631328.2-0.444.732017.9-0.435.232712.5-0.35.473348.1-0.235.53413-0.133.953482.6-0.0293.733551.5-0.02163.04360002.251、S)-圖的分析:隨著曲柄O1A,逆時針轉(zhuǎn)動角度的增大，滑塊 C位移由0開始增大，大約在240度時達(dá) 到最大，然后開始減少，易知滑塊 C進程與回程時，曲柄OiA,轉(zhuǎn)動的角度并不相等，這說 明了曲柄OiA，轉(zhuǎn)動時存在急回運動。2、V(W)甲圖的分析：隨著曲柄OiA,逆時針轉(zhuǎn)動角度的增大，即 中的增加，速度V正向增大，大約在12

22、0度 時達(dá)到最大，然后呈現(xiàn)下降趨勢，在 240度時下降為0,表明位移以增大到最大，即滑塊 C 達(dá)到最下端，由曲線看出，滑塊 C的正向平均速度比負(fù)向平均速度小，進一步表明了急回19 / 18機械原理課程設(shè)計 運動的存在。進程時，速度比較小，更有利丁進刀；回程時，速度較快，有利丁提高工作 效率，充分證明了此機構(gòu)設(shè)計的合理性。下面對特殊點作一下分析：轉(zhuǎn)角為 0度時，V=0;曲柄轉(zhuǎn)動至120度，正向速度到達(dá)最 大值0.22m/s,此時滑塊C具有最大速度，當(dāng)曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動至 240度時正向速度減少至0, 此時由速度是位移的變化率可知，其位移達(dá)到最大值。當(dāng)曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，滑塊 C速度反 向，變?yōu)樨?fù)向速度，隨著轉(zhuǎn)角增大而增大，曲柄轉(zhuǎn)至240度，速度達(dá)到負(fù)向最大值0.63m/s之后，當(dāng)滑塊繼續(xù)由搖桿帶動時，卻曲柄由300度轉(zhuǎn)至360度時，其速度由負(fù)向最大值變?yōu)?.3、a仰）中圖的分析：隨著曲柄OiA,逆時針轉(zhuǎn)動角度的增大，滑塊 C先向下作加速運動，但加速度越來越小，但是加速度越來越小，然后反向增大知道位移達(dá)到最大，接著滑塊進入空回程，由丁存在 急回運動，加速度迅速正向增大，達(dá)到最大后乂開始減小，直到滑塊C進入工作行程。下面對一些特殊點進行分析：進程時，滑塊 C具有正向加速度，由2.2開始減少，在 102度時達(dá)到0,當(dāng)角度繼續(xù)增大時，加速度反