插床機(jī)構(gòu)綜合與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

插床機(jī)構(gòu)綜合與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-5"\h\z題目及設(shè)計(jì)要求2一、設(shè)計(jì)題目2二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求2三、設(shè)計(jì)任務(wù)3設(shè)計(jì)：4一、確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖41、插削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：42、送料機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)）的設(shè)計(jì)：4二、假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線（插削機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析）91）位置分析92）角速度分析93）角加速度分析10三、在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩13四、確定電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。15五、取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。16六、感想與建議。16七、參考文獻(xiàn)。16題目及設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)題目插床是常用的機(jī)械加工設(shè)備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖6—15為某插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖。該插床主要由帶轉(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)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(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。*上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件。4。和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。畫出）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖3-30插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖針對(duì)圖3-30所示的插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的綜合與分析，并進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求依據(jù)插床工況條件的限制，預(yù)先確定了有關(guān)幾何尺寸和力學(xué)參數(shù)，如表6—4所示。要求所設(shè)計(jì)的插床結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高。

表6—4插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分組1234插刀往復(fù)次數(shù)n(次/min)306090120插刀往復(fù)行程H(mm)1501209060插削機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130桿長(zhǎng)之比L(BC)/L(o3B)1111質(zhì)心坐標(biāo)a(mm)60555045質(zhì)心坐標(biāo)b(mm)60555045質(zhì)心坐標(biāo)c(mm)130125120115凸輪擺桿長(zhǎng)度Lo4d(mm)125125125125凸輪擺桿行程角巾(°)15151515推程許用壓力角[a](°)45454545推程運(yùn)動(dòng)角50(°)60906090回程運(yùn)動(dòng)角5o'(°)90609060遠(yuǎn)程休止角6oi(°)10151015推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加等減余弦正弦5次多項(xiàng)式回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速等速等速等速速度不均勻系數(shù)60.030.030.030.03最大切削阻力Q(N)2300220021002000阻力力臂d(mm)150140130120滑塊5重力G5(N)350340330320構(gòu)件3重力G3(N)150140130120構(gòu)件3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3(kg*m2)0.120.110.10.1三、設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)圖1所示的插床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(插削機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu))方案，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；0.05H圖3-31插刀所受阻力曲線假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線；在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖6-16所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；0.05H圖3-31插刀所受阻力曲線確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速；取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書；感想與建議。

設(shè)計(jì):一、確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1、插削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：由題知：桿l的極位夾角為e=180*(K-1)/(K+1)；故有1、=匕2°3sin(p)七=l：=H/2/sin(g)為了使構(gòu)件4對(duì)構(gòu)件5的平均傳動(dòng)角比較大，故應(yīng)有：x_lcos(p)=l_x4r(l+cos(e4r(l+cos(e))/2所得數(shù)據(jù)如下:設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)x(mm)1401128456y(mm)75604530L3(mm)1501209060L4(mm)1501209060L1(mm)807570652、送料機(jī)構(gòu)(凸輪機(jī)構(gòu))的設(shè)計(jì):四種方案的推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1、等加速等減速23=』1—cos(?？?》)]/?04UJ=4OL=2、余弦uj—tv6usin(戒/8)/(2S)io0以=薩如2cos(兀(5/8)/(2異)ioo3=?[3160)-sin(2兀(5/(5。)/Qtt)]3、正弦u—如[1一cos(2兀(518)1/(5十100以=2誨2sin(2^jlb)/^21004、五次多項(xiàng)式廠q+"+勺2+1、等加速等減速23=』1—cos(兀恐/》)]/?04UJ=4OL=2、余弦uj—tv6usin(戒/8)/(2S)io0以=薩如2cos(兀(5/8)/(2異)ioo3、正弦4、r瑚=”-m0）S/^0。=°修正后的等速回程估一15%1—4卜杼|（2。2加1）正弦加速度加速階段（$<10）：9=。+由J/$01+Sin（沛/501）1淑—同（c°s（0$0i）-D%任=-林心2林沛|$01）1扁12等速階段甲=?1十日一—堀一如1）/（扁_2席1））、一（?一?1么/（扁—2希1）q=°

正弦加速度減速階段（%—?M10）："=撲3。頊&一，近（岳。頊/$01）/淑3=岫（*（尬。頊鳥）—D/&a=心；sin（7r30_S）/（501）/垢2所得數(shù)據(jù)如下:設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心距Lo2o4(mm)1008510585滾子半徑rt（mm）15151515基圓半徑R0（mm）48544855四種方案下的凸輪輪廓曲線如下:第一組:第二組:凸輪理論實(shí)際輪廓曲線（B）x/mm第三組:第四組:6040200-20-40-60-80J-f-r4—I實(shí)際輪廓理論輪廓凸輪理論實(shí)際輪廓曲線（D）-40-200204060x/mm-80-60設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖:二、假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線（插削機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析）1）位置分析建立封閉矢量多邊形'o3O2+4=七廠+廠=x^y^S^（式1）將機(jī)構(gòu)的封閉矢量方程式（1）寫成在兩坐標(biāo)上的投影式，并化簡(jiǎn)整理成方程左邊僅含未知量項(xiàng)的形式，即得:2[S3S3l3cosS1^3=C0S（兀+久）

l3S1n（匹+/）+1O302+11C°%1ls1n°+1嚴(yán)腭4=14加。4—S5=解上述方程組得:s3a。4s（式2）爬+lcosg）2+（lsinarctan'1面。1l+1cos9M）2arccos[_x_lcos（兀+。）]l3Sin（^+p3）+l4'山94—y（式3）2）角速度分析分別將（式2）對(duì)時(shí)間取一次導(dǎo)數(shù)，可得Eq—s3sin°30sin°300一-『吟+?-尸財(cái)40l4cos%50SL3一/即/0%l1co^10=%04_1S'0一5一--（式4）cos0_ssin000S"-3sinIscosQ00力30」3曲命+部_1sin00力401co^^+eP1cosg_1S"_5_一%sin0_dssing—0對(duì)時(shí)間取二次導(dǎo)數(shù)，可得加速度關(guān)系解之可得s3,33,34,s5。3）角加速度分析分別將（式2）%%°30氣cos°3一泄sin°3

cosn+q）—I*sin（兀+0^仙cosq

仙sinq0—140COS仇440Sin仇44S'3%%S'5一（式5）采用高斯消去法可求解（式5）可解得角加速度dds3,a3,a4,dds5；各方案滑塊C的位移和速度變化規(guī)律曲線，即S5、S5’的變化規(guī)律如下圖:A組A組D組D組三、在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩TedT_J、+匕口2er—ed2TedTer3s3Q-GVGVmVs3"JCV32mVs5232十32十52LJ1CdiUJ\dJe~d~t2mVa3s3s32J2mVas3%頃3I5s5s522(jJ2T^+G5Vs5.也+m3V3aTer3s3dJe~d~t2mVa3s3s32J2mVas3%頃3I5s5s522(jJ2A組:01020304050259.3098255.3141245.8876231.1217211.3963187.16460708090100110158.9173127.146692.2860254.6429-1.100276.90638112013014015016017016.0754826.9690840.3150156.3231872.2219278.6399218019020021022023066.5666940.5702427.7800523.0548520.0794916.4677824025026027028029012.006896.9062111.38572356.1555195.39985131.6296300310320330340350164.36193.027217.0809236.0431249.542257.3333B組:01020304050219.3244214.5626205.6179192.1321174.4833153.112760708090100110128.4994101.133571.4851639.9689-0.680418.22662812013014015016017019.2878433.7730753.3632678.50911102.322102.313118019020021022023061.53863-5.21395-20.8057-11.9901-1.159854.7897612402502602702802906.4522215.397332.72574945.4038979.88536111.5567300310320330340350140.0074164.749185.3081201.282212.3726218.403C組:01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.815121.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.0211169.1897177.9851182.3018

D組：01020304050147.7851141.2404133.1889122.0764108.294992.2716070809010011074.4543455.3136935.3437815.085881.27659611.4879512013014015016017025.0567244.095971.38969107.3844139.3778129.081418019020021022023055.4567-74.3289-91.7908-65.0962-35.1491-15.1063240250260270280290-3.865111.7745334.07744625.3851551.4283275.0847930031032033034035096.03819113.9072128.3351139.0449145.8685148.7582四、確定電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。等效構(gòu)件(曲柄1)上所需平均功率：p=T*2?！?。展-751.8974平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583設(shè)減速機(jī)構(gòu)中齒輪傳動(dòng)效率n1=0.95；帶傳動(dòng)效率n2=0.9；查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇的電動(dòng)機(jī)性能如下：型號(hào)Y801-4Y90L-6Y90L-6Y90L-6額定功率/kw0.551.11.11^額定轉(zhuǎn)速/(r/min)1390910910910額定轉(zhuǎn)矩/(N*m)3.78666電機(jī)效率0.7050.7350.7350.735設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)比=額定轉(zhuǎn)速/曲柄轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)各傳動(dòng)比如下：傳動(dòng)比46.315.210.17.6齒輪傳動(dòng)比5.8322_帶傳動(dòng)比8553.8_齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)如下：模數(shù)m(mm)1.522.52.5_Z120202020_Z2116604040_Lo1o2(mm)102807575_帶輪設(shè)計(jì)參數(shù)如下：D1/mm160125125114D2/mm20252530

五、取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。Ter匚=T”.1△^匚=T”.1△^max=Emax_EminTeUd興出＞Tdered《機(jī)械原理》第七版《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》《C程序設(shè)計(jì)教程》《MATLAB5.x程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》《機(jī)械原理》第七版《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》《C程序設(shè)計(jì)教程》《MATLAB5.x程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》學(xué)出版社《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先主編化學(xué)工業(yè)出版社Td/