機械原理課程設(shè)計插床機構(gòu)

插床機構(gòu)綜合與傳動系統(tǒng)設(shè)計目錄題目及設(shè)計要求2一、設(shè)計題目2二、設(shè)計數(shù)據(jù)與要求3三、設(shè)計任務(wù)3設(shè)計：4一、確定各構(gòu)件的運動尺寸，繪制機構(gòu)簡圖41、插削機構(gòu)的設(shè)計：42、送料機構(gòu)〔凸輪機構(gòu)〕的設(shè)計：5二、假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線〔插削機構(gòu)的運動學(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)動力矩13四、確定電動機的功率和轉(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)動慣量。16六、感想與建議。16七、參考文獻(xiàn)。16題目及設(shè)計要求一、設(shè)計題目ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2yyQS5S1圖3-30插床機構(gòu)運動方案示意圖針對圖3-30所示的插床機構(gòu)運動方案，進(jìn)行執(zhí)行機構(gòu)的綜合與分析，并進(jìn)行傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。二、設(shè)計數(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)計的插床結(jié)構(gòu)緊湊，機械效率高。表6－4插床機構(gòu)設(shè)計數(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插削機構(gòu)行程速比系數(shù)K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130桿長之比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凸輪擺桿長度Lo4d(mm)125125125125凸輪擺桿行程角ψ(°)15151515推程許用壓力角[α](°)45454545推程運動角δ0(°)60906090回程運動角δ0'(°)90609060遠(yuǎn)程休止角δ01(°)10151015推程運動規(guī)律等加等減余弦正弦5次多項式回程運動規(guī)律等速等速等速等速速度不均勻系數(shù)δ0.030.030.030.03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)動慣量J3(kg*m2)0.120.110.10.1三、設(shè)計任務(wù)1.針對圖1所示的插床的執(zhí)行機構(gòu)〔插削機構(gòu)和送料機構(gòu)〕方案，依據(jù)設(shè)計要求和參數(shù)，確定各構(gòu)件的運動尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖；H0.05HG0.05HOS5H0.05HG0.05HOS5圖3-31插刀所受阻力曲線3.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)動力矩；4.確定電動機的功率與轉(zhuǎn)速；5.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)動慣量；6.編寫課程設(shè)計說明書；7.感想與建議。設(shè)計：一、確定各構(gòu)件的運動尺寸，繪制機構(gòu)簡圖1、插削機構(gòu)的設(shè)計：由題知：桿1的極位夾角為θ=180*〔K-1〕/〔K+1〕；故有為了使構(gòu)件4對構(gòu)件5的平均傳動角比擬大，故應(yīng)有：那么可得：所得數(shù)據(jù)如下：設(shè)計數(shù)據(jù)x(mm)1401128456y(mm)75604530L3(mm)1501209060L4(mm)1501209060L1(mm)807570652、送料機構(gòu)〔凸輪機構(gòu)〕的設(shè)計：四種方案的推程運動規(guī)律：等加速等減速余弦正弦五次多項式回程運動規(guī)律：修正后的等速回程取正弦加速度加速階段〔〕：等速階段正弦加速度減速階段〔〕：所得數(shù)據(jù)如下：設(shè)計數(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：第三組：第四組：設(shè)計簡圖：二、假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線〔插削機構(gòu)的運動學(xué)分析〕1〕位置分析建立封閉矢量多邊形〔式1〕將機構(gòu)的封閉矢量方程式〔1〕寫成在兩坐標(biāo)上的投影式，并化簡整理成方程左邊僅含未知量項的形式，即得：〔式2〕解上述方程組得：………………〔式3〕2〕角速度分析分別將〔式2〕對時間取一次導(dǎo)數(shù)，可得……………〔式4〕解之可得s3,ω3,ω4,s5。3〕角加速度分析分別將〔式2〕對時間取二次導(dǎo)數(shù)，可得加速度關(guān)系………〔式5〕采用高斯消去法可求解〔式5〕可解得角加速度dds3,α3,α4,dds5；各方案滑塊C的位移和速度變化規(guī)律曲線，即S5、S5’A組B組：C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)動力矩A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：01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.815121.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.0211169.1897177.9851182.3018D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、確定電動機的功率和轉(zhuǎn)速。等效構(gòu)件〔曲柄1〕上所需平均功率：平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583751.8974設(shè)減速機構(gòu)中齒輪傳動效率η1=0.95；帶傳動效率η2=0.9；查《機械設(shè)計手冊》，選擇的電動機性能如下：型號Y801-4Y90L-6Y90L-6Y90L-6額定功率/kw0.551.11.11.1額定轉(zhuǎn)速/(r/min)1390910910910額定轉(zhuǎn)矩/(N*m)3.78666電機效率0.7050.7350.7350.735設(shè)計減速機構(gòu)：傳動比=額定轉(zhuǎn)速/曲柄轉(zhuǎn)速設(shè)計各傳動比方下：傳動比46.315.210.17.6齒輪傳動比5.8322帶傳動比8553.8齒輪參數(shù)設(shè)計如下：模數(shù)m(mm)1.522.52.5Z120202020Z2116604040Lo1o2(mm)102807575帶輪設(shè)計參數(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)動慣量。所求飛輪轉(zhuǎn)動慣量為：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.7771187.114175.387738.18862六、感想與建議。感想：在設(shè)計過程中采用分塊設(shè)計方法可以使問題得到簡化，如：１、將整個插床機構(gòu)分為插削機構(gòu)和送料機構(gòu)，而插削機構(gòu)又以六桿機構(gòu)為主，依據(jù)插床工況條件的限制，題中預(yù)先確定了有關(guān)幾何尺寸和力學(xué)參數(shù)，因此在滿足所設(shè)計的插床結(jié)構(gòu)緊湊，機械效率高的前提下設(shè)計了其他相應(yīng)參數(shù)。設(shè)計送料機構(gòu)凸輪時，由于回程角比擬小，假設(shè)為簡單的等速回程過程，那么會出現(xiàn)尖點失真現(xiàn)象，故設(shè)計時將將回程規(guī)律做了一定修正。2、電機選擇時在滿足高效率的前提下找到適宜的傳動比并通過查《機械設(shè)計手冊》找到適宜的電機。在此假設(shè)了機構(gòu)的效率，電機等速特性等，以便簡化問題，且同時其對設(shè)計目的影響較小。在整個設(shè)計過程中我們在分析清楚題目要求后討論最正確解法并通過編程來解決。先做好分析后著手做設(shè)計具體細(xì)節(jié)到達(dá)了事半功倍的效果。另外由于知識的有限，將許多模型簡化了也必將對設(shè)計造成一定負(fù)面影響。建議：希望老師能在以后的課程設(shè)計過程中，能給大家講解一些在設(shè)計時理應(yīng)注意的相關(guān)問題，并給大家推薦一些設(shè)計書籍供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，以保證我們的