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机械原理课程设计-插床机构设计 提供全套，各专业毕业设计 插床机构设计 目录 一、工作原理 3 二、设计要求 3 三、设计数据 3 四、设计内容及工作量 4 五. 设计计算过程5 (一). 方案比较与选择5 (二). 导杆机构分析与设计 6 1.机构的尺寸综合8 2. 导杆机构的运动分析9 3. 凸轮机构设计14 六. 参考文献16 一、工作原理： （1）插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块沿导路yy作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其它有关机构来完成的。 （2） 二、设计要求： 电动机轴与曲柄轴平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄转速偏差为±5。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o；凸轮机构的最大压力角应在许用值之内，摆动从动件的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 导杆机构运动分析 转速n2插刀行程 H(mm) 行程速比系数K 42 100 1.65 导杆机构运动分析 从动件最大摆角? max 从动件 杆长 许用压 力角 推程运 动角 o 远休 止角 回程 运动角 o 14°124 38°58°10°58° 导杆机构运动动态静力分析 工作阻力Fmax(N) 导杆质量 m4(kg) 滑块6质量 m6(kg) 导杆4质心转动 惯量Js4(kgm2) 3200 22 70 1.1 四、设计内容及工作量： 1、根据插床机械的工作原理，拟定23个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。 3、画出机械运动方案示意图。 4、根据给定的数据确定机构的运动尺寸，用Autocad 软件按1：1绘制所设计的机构运动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 5、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架位于同一直线位置时，滑块的速度和加速度。 6（b ）、绘制从动件滑块的位移、速度、加速度曲线图。 7、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径ro 、机架和滚子半径），并将运算结果写在说明书中。用图解法画出凸轮机构的实际廓线（用Autocad 软件）。 8、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 五、设计计算过程 （一） 方案一 1)根据行程速比系数K 极位夹角： , -1 1801K K =? +，得 44.15= . 2)设1180?>的曲柄摇杆机构型式，选择摇杆摆角60?= ， 查表可得min max 25,56? = 即可求得各杆长度,设计完成。 方案一的特点： （3）机构为平面连杆机构，结构简单，加工方便。 （4）机构具有曲柄和摇杆，曲柄为主动件，存在极位夹角，具有急回运动特性，满足插刀工作要求。 （5）所获得的 min max 不够理想，对机构的传力不利，不能保证机构的传力性能。 方案二 方案二的特点： （1）机构为平面连杆机构，结构简单，加工方便。 （2）机构具有曲柄，曲柄为主动件，存在极位夹角，具有急回运动特性，满足插刀工作要求。 （3）杆BC 和2 BO 之间的传动角大于60度，对机构的传力有利，受力更好，保证了机构的 传力性能。 方案三 方案三的特点： （1）方案三比方案二多了一组平衡杆，具有方案二的全部特点，并且更能保证连杆机构的运动连续性。 综合三个方案，方案三更为合理 1.电机选择和传动方案的制定 （1）选用Y 型三相交流异步电动机 （2）选择电动机的型号： 插刀的有效功率w P ： max 20.91000100060w F H n Fv P ?= =?，得0.2022w P KW = 查表，选定传动装置的部件： 8级精度的一般齿轮传动（油润滑） 10.97= V 带传动 20.96= 弹性联轴器（两个） 30.99= 滚动轴承（两个） 40.96= 传动装置简图： 总效率 22221234=0.970.960.990.960.95 =?执行，得0.80 则电动机的工作功率： 00.2022= 0.80w P P KW = ，得00.252P KW = 电动机转速：曲柄的转速 242/min n r = V 带常用传动比为 124i = 圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比 235i = 总传动比12n i i i i = 620i = 由 m w n i n = ，得满载转速252840/min m n r = 查表，选择电动机型号: 电动机型号 额定功率/KW 满载转速/(r/min) 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y90S-6 0.75 910 2.0 2.0 （三）画出机械运动示意图： 机构各杆件的长度计算： 1)极位夹角： -11801K K =? +， 由行程速比系数 1.65K =，得 44.15= . 2）求各杆长度： 取曲柄长度 150o A l mm =， 130o E l mm = 由121sin(/2)O O O A l l ?=，得12 133.04O O l mm = 由22sin(/2)100O B H l mm =，得 2133.04O B l mm = 取导杆一端 2O B l 和连杆BC l 的之比为0.250.5， 由2(0.250.5) BC O B l l =，得33.2666.52BC l mm = 取60BC l mm = 机械运动简图： 2.导杆机构的运动分析 1）机构其中一个极位的简图： 曲柄的角速度 22 3.1442 4.396/6060n w rad s ?= = 作速度分析 2121 A A A A v v v =+ 方向 2 AO 1 AO 2 AO 大少 ？ 1O A wl ？ 2110.2198/A A o A v v wl m s = 因为 210 A A v =所以竿2没有转动,即 20w = B 点的速度： 由于构件2上 2O 点是B 和A 的绝对瞬心点2 AO v =， 2A 点的速度2A v 已知， 利用构件2上的速度影像有: 2 22A B v AO v BO = ，得0/B v m s = C v ：B 、C 是同一构件上的点，根据同一构件上点间的速度关系: C B CB v v v =+ 方向 导杆 2BO BC 大小 ？ 0 ？ ，得0C v = 加速度分析 11 1 22 232( ) 4.39650100.996/60 A AO AO n a w l l m s -=?= 根据速度合成原理有： 23 2 3 2 3 22n t r k A A A A A A A A a a a a a a =+=+ 大小 ？ 0.996/m s ? 0 方向 ? 2O A 可得： 2A a = 3 A a =0.996m/s 方向：2O A 又根据速度合成原理求6滑块C 的速度： n t c CB CB B a a a a =+ 大小 ？ ？ ？ 1.0752 /m s 方向 BC l BC l BC l AB l 又图解法作图解： B a 的值通过3 A a 在A B 杆上由杠杆定理求得: 22 0.996B AO BO a =, 2 2 1.16B BO a AO = ?133.040.996123.29= ?=1.0752/m s 又速度比例2 0.996/133.04 B pb a m s l = =0.0074 所以c a =500.0074?=0.372 /m s 方向垂直向上 同理，下极位时，c a =0.372 /m s ，方向垂直向下 2）导杆与机架位于同一直线位置 速度分析：21 4.396500.2198/A O A v w l m s =?=?= 23A A v v = 又速度合成原理有： 343 4A A A A v v v v =+ 大小 ？ 0.2198/m/s 0 方向 4O A l 4O A l 所以34A A v v =0.2198m/s 又杠杆原理有2220.2198/133.04 0.5848/50 A O B B O A v l m s v m s l ?= = =，方向 4O A l 又速度合成原理： c B CB v v v =+ 大小 ？ 0.5848m/s 0 方向 4O A l 4O A l 所以c B v v =0.5848m/s 加速度分析