機械原理課程設計--插床機構設計

1、<p><b>　　《機械原理》</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目： 插床機構設計 </p><p>　　專 業(yè)： 機械工程 </p><p>　　班 級：

2、 13機械x </p><p>　　學 號： x </p><p><b>　　機械工程系</b></p><p>　　2015年 6 月 26 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p

3、><b>　　工作原理2</b></p><p><b>　　一.設計任務2</b></p><p><b>　　二.設計數(shù)據(jù)3</b></p><p><b>　　三.設計要求4</b></p><p>　　四.主體機構尺寸的綜合設計4&

4、lt;/p><p>　　五.機構的運動分析8</p><p>　　六.數(shù)據(jù)匯總并繪圖14</p><p><b>　　七.總結15</b></p><p><b>　　八.參考文獻15</b></p><p>　　課程設計一 插床機構設計</p><

5、;p><b>　　工作原理</b></p><p>　　插床是常用的機械加工設備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖1-1為某插床機構運動方案示意圖。該插床主要由帶轉(zhuǎn)動、齒輪傳動、連桿機構和凸輪機構等組成。電動機經(jīng)過帶傳動、齒輪傳動減速后帶動曲柄1回轉(zhuǎn)，再通過導桿機構1－2－3－4－5－6，使裝有刀具的滑塊沿道路y－y作往復運動，以實現(xiàn)刀具切削運動。為了縮短空程時間，提高生產(chǎn)率，要求

6、刀具具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結于軸O2上的凸輪驅(qū)動擺動從動件O4D和其他有關機構（圖中未畫出）來實現(xiàn)的。</p><p><b>　　一.設計任務</b></p><p>　　針對圖1-1所示的插床的執(zhí)行機構（插削機構和送料機構）方案，依據(jù)設計要求和已知參數(shù)，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖；</p><p>　　

7、假設曲柄1等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊C的位移、速度和加速度的變化規(guī)律曲線；</p><p>　　編寫課程設計說明書；</p><p><b>　　感想與建議。</b></p><p><b>　　二.設計數(shù)據(jù)</b></p><p>　　依據(jù)插床工況條件的限制，預先確定了有關幾何尺寸和力學參數(shù)，如表1-1所

8、示。要求所設計的插床結構緊湊，機械效率高。</p><p>　　表1-1 插床機構設計數(shù)據(jù)</p><p><b>　　三.設計要求</b></p><p>　　1、導桿機構的運動分析</p><p>　　已知：行程速比系數(shù)K，滑塊5的沖程H，中心距，比值，各構件重心S的位置，曲柄每分鐘轉(zhuǎn)。</p><

9、;p>　　要求：設計導桿機構，作機構的運動簡圖，并作機構兩個位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運動線圖，作滑塊的運動線圖。以上內(nèi)容與后面動態(tài)靜力分析一起畫在1號圖紙上（參考圖例1）。</p><p>　　曲柄位置圖的作法為（圖1-2）取滑塊5在上極限時所對應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個位置點，顯然位置9對應于滑塊5處于下極限得位置，再作出開始切削和終止切削所對應的1’和8’兩位

10、置，共計有14個位置，可按表2進行分組。我的組號是2，位置編號分別為6和8。</p><p><b>　　2、整理說明書</b></p><p>　　四.主體機構尺寸的綜合設計</p><p>　　機構運動簡圖如圖所示：</p><p>　　已知=150mm，，行程H=120mm，行程比系數(shù)K=2，</p>

11、<p>　　根據(jù)以上信息確定曲柄 長度，以及到YY軸的距離</p><p><b>　　1.長度的確定</b></p><p><b>　　圖 1 極限位置</b></p><p><b>　　由，得極位夾角：</b></p><p><b>　　，&l

12、t;/b></p><p>　　首先做出曲柄的運動軌跡，以為圓心，為半徑做圓，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，有圖知道，當轉(zhuǎn)到，與圓相切于上面時，刀具處于下極限位置；當轉(zhuǎn)到，與圓相切于下面時，刀具處于上極限位置。于是可得到與得夾角即為極位夾角。由幾何關系知，，于是可得，。由幾何關系可得：</p><p>　　代入數(shù)據(jù)，=150mm，，得</p><p><b>　　

13、即曲柄長度為75</b></p><p>　　2. 桿的長度的確定</p><p>　　圖 2 桿BC，BO長度確定</p><p>　　由圖2 知道，刀具處于上極限位置和下極限位置時，長度即為最大行程H=120 ，即有=120mm。</p><p>　　在確定曲柄長度過程中，我們得到，那么可得到，那么可知道三角形等邊三角形。&l

14、t;/p><p>　　又有幾何關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</p><p><b>　　又已知，于是可得到</b></p><p>　　即桿的長度為120mm。</p><p>　　3.到YY軸的距離的確定</p><p>　　圖 3 到YY軸的距

15、離</p><p>　　有圖我們看到，YY軸由過程中，同一點的壓力角先減小，后又增大，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。</p><p><b>　　考慮兩個位置：</b></p><p>　　1當YY軸與圓弧剛相接觸時，即圖3中左邊的那條點化線，與圓弧相切與B1點時，當B點轉(zhuǎn)到，將會出現(xiàn)最大壓力角。</p>

16、;<p>　　2.當YY軸與重合時，即圖中右邊的那條點化線時，B點轉(zhuǎn)到B1時將出現(xiàn)最大壓力角</p><p>　　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點為與得交點）。由幾何關系知道：</p><p>　　由上面的討論容易知道，再代入其他數(shù)據(jù)，得：</p><p>　　即到YY軸的距離為112.0mm</p>

17、<p>　　綜上，插床主體設計所要求的尺寸已經(jīng)設計完成。選取1:1 的比例尺，畫出圖形如圖紙上機構簡圖所示。</p><p><b>　　五.機構的運動分析</b></p><p>　　1、6點速度分析,加速度分析</p><p>　　已知，逆時針旋轉(zhuǎn)，由作圖法求解位移，速度，加速度。規(guī)定位移，速度，加速度向下為正，插刀處于上極限位

18、置時位移為0.</p><p><b>　　當</b></p><p><b>　?。?）位移</b></p><p>　　在1：1 的基礎上，量的位移為81.9mm，即 曲柄轉(zhuǎn)過150°時位移為81.9mm。</p><p><b>　?。?）速度</b></

19、p><p>　　由已知從圖中可知，與垂直，與平行，與垂直，由理論力學中不同構件重合點地方法可得</p><p>　　其中，是滑塊 上與A點重合的點的速度，是桿AOB上與A點重合的點相對于滑塊的速度，是桿AOB上與A點重合的速度。</p><p>　　又由圖知，與垂直，與BC垂直，與YY軸平行，有理論力學同一構件不同點的方法可得：</p><p>

20、　　其中，是C點，即插刀速度，是C點相對于B點轉(zhuǎn)動速度，是B點速度。</p><p>　　又B點是桿件3 上的一點，桿件3圍繞轉(zhuǎn)動，且B點沿桿件3與A點重合的點在的兩側(cè)，于是可得：</p><p><b>　　由圖量的,則可到</b></p><p>　　由已知可得，規(guī)定選取比例尺，則可的矢量圖如下：</p><p>　

21、　最后量出代表的矢量長度為62mm,</p><p>　　于是，可得 =248.8mm/s</p><p>　　即曲柄轉(zhuǎn)過150°時，插刀的速度為248.8mm/s。</p><p><b>　　（3）加速度</b></p><p>　　由理論力學知識可得矢量方程：</p><

22、;p>　　其中，是滑塊上與A點重合點的加速度，=，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），其方向垂直向下；是相對于滑塊2的加速度，方向與平行；是A點相對于點轉(zhuǎn)動的向心加速度，=,方向過由指向；是點相對于點轉(zhuǎn)動的切向加速度，方向垂直。由矢量方程可解，從而得到。</p><p>　　B是桿AOB 上的一點，桿AOB 圍繞轉(zhuǎn)動，又與B點在的兩側(cè)，由可得</p><p>

23、　　量出則可得到的大小和方向</p><p>　　又由理論力學,結合圖可得到；</p><p>　　其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相對于B點轉(zhuǎn)動的向心加速度，方向由C點指向B點；是C相對于B點轉(zhuǎn)動的切向加速度，大小未知，方向與BC垂直。此矢量方程可解，從而可得到C點，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量圖如下：</p><p>　　最后由直尺量的長度為1

24、1.8mm，于是，可得</p><p><b>　　當</b></p><p><b>　　（1）位移</b></p><p>　　在1：1 的基礎上，滑塊的位移為113mm。，即 曲柄轉(zhuǎn)過210°時位移為113mm。</p><p><b>　?。?）速度</b>&

25、lt;/p><p>　　由已知從圖中可知，與垂直，與平行，與垂直，由理論力學中不同構件重合點地方法可得</p><p>　　其中，是滑塊 上與A點重合的點的速度，是桿AOB上與A點重合的點相對于滑塊的速度，是桿AOB上與A點重合的速度。</p><p>　　又由圖知，與垂直，與BC垂直，與YY軸平行，有理論力學同一構件不同點的方法可得：</p><p

26、>　　其中，是C點，即插刀速度，是C點相對于B點轉(zhuǎn)動速度，是B點速度。</p><p>　　又B點是桿件3 上的一點，，桿件3圍繞轉(zhuǎn)動，且B點和桿件3與A點重合的點在的兩側(cè)，于是可得：</p><p><b>　　由圖量的,則可到</b></p><p>　　由已知可得，規(guī)定選取比例尺，則可的矢量圖如下：</p><p

27、>　　最后量出代表的矢量長度為34.9mm,于是，可得：</p><p>　　即曲柄轉(zhuǎn)過210°時，插刀的速度為方向沿YY軸向下。</p><p><b>　?。?）加速度</b></p><p>　　由理論力學知識可得矢量方程：</p><p>　　其中，為滑塊上與A點重合點的加速度，=，方向由指向；是

28、科氏加速度，（其中大小均從速度多邊形中量得），方向垂直向下；是相對于滑塊2的加速度，方向與平行。B是桿AOB上的一點，桿AOB 圍繞轉(zhuǎn)動，又與B點在的兩側(cè)，由可得</p><p>　　量出則可得到的大小和方向</p><p>　　又由理論力學,結合圖可得到；</p><p>　　其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相對于B點轉(zhuǎn)動的向心加速度，方向由C點指向B點；是

29、C相對于B點轉(zhuǎn)動的切向加速度，大小未知，方向與BC垂直。次矢量方程可解，從而可得到C點，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量圖如下</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)可得：</b></p><p><b>　　六.數(shù)據(jù)匯總并繪圖</b></p><p>　　數(shù)據(jù)如下表所示，數(shù)值中的正負號表明方向，位移、速度和加速度的

30、方向向下為正方向；</p><p><b>　　繪制的曲線圖見圖紙</b></p><p><b>　　七.總結</b></p><p>　　通過對機械原理課程設計任務插床機構設計16個學時的學習，使我對繪制機構運動簡圖、速度多邊形、加速度多邊形有了更為深入的理解。對比機械原理這門課機械原理課程設計任務則是將理論和具體操作

31、（繪圖）相結合，使我對已學的機械知識掌握的更加具體、系統(tǒng)。在繪圖時應選擇適當?shù)乃俣群图铀俣缺壤撸噙呅纬叽绫M可能精確。觀察最終繪制的位移、速度、加速度曲線圖，可以明顯的看到該插床在曲柄1從2400定軸轉(zhuǎn)動到3600時插刀的急回運動。</p><p>　　插床機構設計還屬于較簡單的設計任務，如果要設計更為復雜的機構，則要求我們擁有更為扎實的基礎知識做鋪墊。</p><p><b>

32、;　　八.參考文獻</b></p><p>　　1.《機械原理》（第七版） 吳克堅等主編，高等教育出版社</p><p>　　2.《機械原理課程設計》曲繼方主編，機械工業(yè)出版社</p><p>　　3.《機構分析與設計》華大年等主編，紡織工業(yè)出版社</p><p>　　4.《機械運動方案設計手冊》鄒慧君主編，上海交通大學出版社&l