機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)—插床機(jī)構(gòu)說(shuō)明書(shū)

1、第二章 插床主體機(jī)構(gòu)尺寸綜合設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：已知=150mm，行程H=100mm，行程比系數(shù)K=2，根據(jù)以上信息確定曲柄 長(zhǎng)度，以及到Y(jié)Y軸的距離1.長(zhǎng)度的確定圖 1 極限位置由，得極為夾角：，首先做出曲柄的運(yùn)動(dòng)軌跡，以為圓心，為半徑做圓，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，有圖知道，當(dāng)轉(zhuǎn)到，于圓相切于上面時(shí)，刀具處于下極限位置；當(dāng)轉(zhuǎn)到，與圓相切于下面時(shí)，刀具處于上極限位置。于是可得到與得夾角即為極為夾角。由幾何關(guān)系知，于是可得，。由幾何關(guān)系可得：代入數(shù)據(jù)，=150mm，得即曲柄長(zhǎng)度為752. 桿的長(zhǎng)度的確定圖 2 桿BC，BO長(zhǎng)度確定由圖2 知道，刀具處于上極限位置和下極限位置時(shí)，長(zhǎng)度即為最大行程H=100

2、，即有=100mm。在確定曲柄長(zhǎng)度過(guò)程中，我們得到，那么可得到，那么可知道三角形等邊三角形。又有幾何關(guān)系知道四邊形是平行四邊形，那么，又上面討論知為等邊三角形，于是有，那么可得到,即又已知，于是可得到即桿的100mm。3.到Y(jié)Y軸的距離的確定B1圖 3 到Y(jié)Y軸的距離有圖我們看到，YY軸由過(guò)程中，同一點(diǎn)的壓力角先減小，后又增大，那么在中間某處必有一個(gè)最佳位置，使得每個(gè)位置的壓力角最佳?？紤]兩個(gè)位置：1當(dāng)YY軸與圓弧剛相接觸時(shí)，即圖3中左邊的那條點(diǎn)化線，與圓弧相切與B1點(diǎn)時(shí)，當(dāng)B點(diǎn)轉(zhuǎn)到，將會(huì)出現(xiàn)最大壓力角。2.當(dāng)YY軸與重合時(shí)，即圖中右邊的那條點(diǎn)化線時(shí)，B點(diǎn)轉(zhuǎn)到B1時(shí)將出現(xiàn)最大壓力角為了使每一點(diǎn)

3、的壓力角都為最佳，我們可以選取YY軸通過(guò)CB1中點(diǎn)（C點(diǎn)為與得交點(diǎn)）。又幾何關(guān)系知道：由上面的討論容易知道，再代入其他數(shù)據(jù)，得：即到Y(jié)Y軸的距離為93.3mm綜上，插床主體設(shè)計(jì)所要求的尺寸已經(jīng)設(shè)計(jì)完成。選取1:1 的是比例尺，畫(huà)出圖形如圖紙一上機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖所示。第三章 插床切削主體機(jī)構(gòu)及函數(shù)曲線分析主體機(jī)構(gòu)圖見(jiàn)第一張圖。已知，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由作圖法求解位移，速度，加速度。規(guī)定位移，速度，加速度向下為正，插刀處于上極限位置時(shí)位移為0.當(dāng)（1）位移在1：1 的基礎(chǔ)上，量的位移為79.5mm。，即 曲柄轉(zhuǎn)過(guò)175°時(shí)位移為79.5mm。（2）速度由已知從圖中可知，與垂直，與平行，與垂直，由理論力

4、學(xué)中不同構(gòu)件重合點(diǎn)地方法可得其中，是滑塊 上與A點(diǎn)重合的點(diǎn)的速度，是桿AOB上與A點(diǎn)重合的點(diǎn)相對(duì)于滑塊的速度，是桿AOB上與A點(diǎn)重合的速度。又由圖知，與垂直，與BC垂直，與YY軸平行，有理論力學(xué)同一構(gòu)件不同點(diǎn)的方法可得：其中，是C點(diǎn)，即插刀速度，是C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，是B點(diǎn)速度。又B點(diǎn)是桿件3 上的一點(diǎn)，桿件3圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)，且B點(diǎn)和桿件與A點(diǎn)重合的點(diǎn)在的兩側(cè)，于是可得：由圖量的,則可到由已知可得，規(guī)定選取比例尺，則可的矢量圖如下：最后量出代表的矢量長(zhǎng)度為12mm,于是，可得 =0.174m/s即曲柄轉(zhuǎn)過(guò)175°時(shí)，插刀的速度為0.174m/s。（3）加速度由理論力學(xué)知識(shí)可得矢量方程：

5、其中，是滑塊上與A點(diǎn)重合點(diǎn)的加速度，=，方向由指向；是科氏加速度，（其中大小均從速度多邊形中量得），q方向垂直向下；是相對(duì)于滑塊 的加速度，大小位置，方向與平行；是C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度，=,方向過(guò)由C指向B；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。B時(shí)桿AOB 上的一點(diǎn)，構(gòu)AOB 圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)，又與B點(diǎn)在的兩側(cè)，由（是 角加速度）可得量出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；是C相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度，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。次矢量方程可解，從

6、而可得到C點(diǎn)，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量圖如下：最后由直尺量的長(zhǎng)度為12mm，于是，可得當(dāng)（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(guò)355°時(shí)位移為1.5mm。（2）速度由已知從圖中可知，與垂直，與平行，與垂直，由理論力學(xué)中不同構(gòu)件重合點(diǎn)地方法可得其中，是滑塊 上與A點(diǎn)重合的點(diǎn)的速度，是桿AOB上與A點(diǎn)重合的點(diǎn)相對(duì)于滑塊的速度，是桿AOB上與A點(diǎn)重合的速度。又由圖知，與垂直，與BC垂直，與YY軸平行，有理論力學(xué)同一構(gòu)件不同點(diǎn)的方法可得：其中，是C點(diǎn)，即插刀速度，是C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，是B點(diǎn)速度。又B點(diǎn)是桿件3 上的一點(diǎn)，桿件3圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)，且B

7、點(diǎn)和桿件與A點(diǎn)重合的點(diǎn)在的兩側(cè)，于是可得：由圖量的,則可到由已知可得，規(guī)定選取比例尺，則可的矢量圖如下：最后量出代表的矢量長(zhǎng)度為2.16mm,于是，可得：即曲柄轉(zhuǎn)過(guò)355°時(shí)，插刀的速度為方向沿YY軸向上。（3）加速度由理論力學(xué)知識(shí)可得矢量方程：其中，為滑塊上與A點(diǎn)重合點(diǎn)的加速度，=，方向由指向；是哥氏加速度，（其中大小均從速度多邊形中量得），方向垂直向下；是相對(duì)于滑塊 的加速度，大小位置，方向與平行。B是桿AOB上的一點(diǎn)，桿AOB 圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)，又與B5點(diǎn)在的兩側(cè)，由（是 角加速度）可得量出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；是C相對(duì)于B點(diǎn)

8、轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度，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。次矢量方程可解，從而可得到C點(diǎn)，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量圖如下代入數(shù)據(jù)可得：所有數(shù)據(jù)詳見(jiàn)第四章表格2.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)凸輪擺桿行程角為=150，擺桿長(zhǎng)度LO4D=125mm，算出凸輪的最大推程為L(zhǎng)=32mm，如下圖所示；凸輪推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速，回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等速。畫(huà)出凸輪的運(yùn)動(dòng)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(huà)出凸輪的理論輪廓線，并描出實(shí)際輪廓線，作圖尺寸比例為1/2(mm/mm)：作圖步驟：1） 畫(huà)出基圓O1，再畫(huà)出以擺桿長(zhǎng)度LO4D為

9、半徑的圓O2與基圓同圓心；2） 利用反轉(zhuǎn)法在圓O2轉(zhuǎn)過(guò)900四等分，分別以各等分點(diǎn)為圓心，以擺桿長(zhǎng)度LO4D為半徑各畫(huà)一段弧分別與基圓相交四個(gè)點(diǎn)，然后在凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖上對(duì)應(yīng)的等分點(diǎn)上量取尺寸，并以此尺寸為半徑，以與基圓相交的點(diǎn)位圓心畫(huà)弧，兩圓弧相交一點(diǎn)即為所要求的點(diǎn)。同理畫(huà)出回程時(shí)的凸輪運(yùn)動(dòng)軌跡；3） 選取滾子半徑，畫(huà)出凸輪的實(shí)際廓線。如下圖：<4>齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 已知：z1=14 z2=70 m=10 =20°=1 =0.251) 確定變位系數(shù)對(duì)于變位齒輪，為有利于強(qiáng)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(qiáng)度趨于接近，從而使齒輪承載能力提高。X1mi

10、n=0X2min=-4則取X1=0 X2=0 (滿足X2> X2min)2)確定中心距變動(dòng)系數(shù)y及齒頂高降低系數(shù)y X1=0 X2=0 則是標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，即y=0 y=03）變位齒輪的幾何尺寸公式齒輪1齒輪2 d=d = zm140700= 20° 20°= m1010=(+)m12.512.5=d+2160720=d-2115675a=(d2-d1)/2280機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)G4G6Z1Z2mNKg·m ²°°28016026001.1414701020. 凸輪廓線的繪制:選定角度比例尺,作出擺桿的角位移曲線,

11、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(zhǎng)度比例尺,作以O(shè)為圓心以O(shè)B=為半徑的基圓;以O(shè)為圓心,以O(shè)A=a為半徑作反轉(zhuǎn)后機(jī)架上擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓.自A點(diǎn)開(kāi)始沿-方向把機(jī)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(diǎn),再以為圓心,以AB=L為半徑作弧與基圓交于點(diǎn),得線段.自線段開(kāi)始,分別作,使它們分別等于圖3-3(b)中對(duì)應(yīng)的角位移,得線段.將點(diǎn)連成光滑曲線,它就是所求理論輪廓線.實(shí)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.三、具體要求插床是用于加工各種內(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(jī)床（如圖1所示），已知數(shù)據(jù)如下

12、表（參考圖2）。參數(shù)nrHLO1O2C1C2C3C4G3G5JS3QK單位rpmmmmmmmmmmmmmNNKgm2N數(shù)據(jù)6010015012050501201603200.14100020.05另：lBC/lBO2=1,工作臺(tái)每次進(jìn)給量0.5mm，刀具受力情況參考圖2。機(jī)床外形尺寸及各部份聯(lián)系尺寸如圖1所示（其中：l1 =1600，l2 =1200, l3 =740, l4 =640, l5 =580, l6 =560, l7 =200, l8 =320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,單位均為mm，其余尺寸自定。所有數(shù)據(jù)詳見(jiàn)第四章表格第四章 重要數(shù)據(jù)及函數(shù)曲線分

13、析角度位移S（mm)速度V(m/s)加速度(m/s2)71.50.0032.051430.05522140.08251.96285.90.1151.953580.1251.8429.90.1361.654910.50.141.55615.50.151.16319.50.1551.07023.50.160.8577250.180.7784300.1920.6391310.2010.559837.50.2070.15105410.2100.09112450.212-0.0211948.10.22-0.024126550.212-0.065133570.205-0.1214060.20.201-0.

14、2314766.10.2-0.3215468.90.196-0.36161730.19-0.39168760.18-0.417579.50.174-0.432180830.172-0.45187850.17-0.59194900.140-0.7201920.13-0.7920892.50.126-0.9215950.093-1.04222980.073-1.522998.50.05-1.9236990.03-2.12524399-0.03-2.625098-0.07-3.1425797-0.16-3.326492.5-0.25-4.127190-0.274-5.1227883.5-0.383-

15、5.128573-0.52-4.929266-0.574-1.7429954.2-0.62-0.4430641.5-0.613.631328.2-0.444.732017.9-0.435.232712.5-0.35.473348.1-0.235.53413-0.133.953482.6-0.0293.733551.5-0.02163.04360002.251、圖的分析： 隨著曲柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大，滑塊C位移由0開(kāi)始增大，大約在240度時(shí)達(dá)到最大，然后開(kāi)始減少，易知滑塊C進(jìn)程與回程時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角度并不相等，這說(shuō)明了曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在急回運(yùn)動(dòng)。2、圖的分析：隨著曲柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大，即的增加

16、，速度V正向增大，大約在120度時(shí)達(dá)到最大，然后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在240度時(shí)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(jìn)一步表明了急回運(yùn)動(dòng)的存在。進(jìn)程時(shí)，速度比較小，更有利于進(jìn)刀；回程時(shí)，速度較快，有利于提高工作效率，充分證明了此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。下面對(duì)特殊點(diǎn)作一下分析：轉(zhuǎn)角為0度時(shí)，V=0;曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)至120度，正向速度到達(dá)最大值0.22m/s，此時(shí)滑塊C具有最大速度，當(dāng)曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至240度時(shí)正向速度減少至0，此時(shí)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(dòng)時(shí)，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2

17、40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(dòng)時(shí)，卻曲柄由300度轉(zhuǎn)至360度時(shí)，其速度由負(fù)向最大值變?yōu)?.3、圖的分析：隨著曲柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大，滑塊C先向下作加速運(yùn)動(dòng)，但加速度越來(lái)越小，但是加速度越來(lái)越小，然后反向增大知道位移達(dá)到最大，接著滑塊進(jìn)入空回程，由于存在急回運(yùn)動(dòng)，加速度迅速正向增大，達(dá)到最大后又開(kāi)始減小，直到滑塊C進(jìn)入工作行程。下面對(duì)一些特殊點(diǎn)進(jìn)行分析：進(jìn)程時(shí)，滑塊C具有正向加速度，由2.2開(kāi)始減少，在102度時(shí)達(dá)到0，當(dāng)角度繼續(xù)增大時(shí)，加速度反向增大，大約在240度時(shí)滑塊位移達(dá)到最大值，但是加速度還是在反向增大，而且增長(zhǎng)率明顯比前段更大，當(dāng)角度達(dá)到270

18、度時(shí)加速度增大到5.2m/s2時(shí)到達(dá)峰值，開(kāi)始減少，在300度左右是達(dá)到0，然后正向增長(zhǎng)，表明了滑塊將要向上減速運(yùn)動(dòng)，最后回到0位移，然后往復(fù)運(yùn)動(dòng)。我們可以看出，在0至240度區(qū)間內(nèi)，加速度都很平緩，而在240至360度內(nèi)，加速度變化很快，都說(shuō)明了急回運(yùn)動(dòng)的存在。第六章 總結(jié)通過(guò)這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅在學(xué)問(wèn)方面有所提高，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(wèn)題時(shí)，首先不能畏懼，而是要對(duì)自己有信心，相信通過(guò)自己的努力一定能解決的。就象人們常說(shuō)的在戰(zhàn)略上藐視它。但是在戰(zhàn)術(shù)上的重視它。通過(guò)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(zhǎng)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(guò)凸輪機(jī)構(gòu)到回桿機(jī)構(gòu)，回桿平行機(jī)構(gòu)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)，