河南理工大学机械原插床机构课程设计.doc

河南理工大学机械原理插床课设 一、设计题目简介 插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图示为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，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他有关机构（图中未画出）来实现的。 针对图所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析。 二、设计数据与要求 依据插床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表6－4所示。要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。 ? 插床机构设计数据 插刀往复次数（次/min） 120 插刀往复行程（mm） 60 插削机构行程速比系数 2 中心距（mm） 130 杆长之比 1 质心坐标（mm） 45 质心坐标（mm） 45 质心坐标（mm） 115 凸轮摆杆长度（mm） 125 凸轮摆杆行程角（0） 15 推程许用压力角（0） 45 推程运动角（0） 90 回程运动角（0） 60 远程休止角（0） 15 推程运动规律 3-4-5次多项式 回程运动规律 等速 速度不均匀系数 0.03 最大切削阻力（N） 2000 阻力力臂（mm） 120 滑块5重力（N） 320 构件3重力（N） 120 构件3转动惯量（kgm2） 0.1 三、设计任务 1.?????针对图所示的插床的执行机构（插削机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图； 2.????假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线； 3.????在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩； 4.????取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量； 5.????用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 6.? 图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。 设计过程 一、工作原理 插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，主要由带传动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动，以实现刀具切削运动。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他有关机构来实现的。 插床机构可分为两部分： （1） 插削机构：主要由导杆构成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动。根据机构见图得自由度，如图所示： 图3 插削机构简图 （2） 送料机构：由凸轮及其他有关机构构成。凸轮固定在上，凸轮转动带动从动件O4D（如图1）和其他有关构件运动，使工作台进行前后、左右和圆周方向的间歇进给运动。 二、根据草图确定各构件的运动该尺寸，绘制机构简图 1.插削机构的设计： 由题目可知，齿轮传动减速后带动曲柄1回转，当相切时滑块5达到其极限位置。简记=，=，=，=，x=,根据已知条件，可以分别确定其尺寸。 （1）计算极位角和导杆3的摆角。 由已知条件知：插削机构行程速比系数K为2 （2）求 由已知条件知：中心距==130 （3）求， 两杆的杆长之比为1，插刀的往复行程H = （4）求固定支座O3位置，即X 为了使构件4对构件5的平均传动角比较大，应有如下关系： ，则可以得： 由此得出 所得数据如下表： x(mm) 56 y(mm) 30 L1(mm) 65 L3(mm) 60 L4(mm) 60 2.凸轮机构的设计 推程运动为3-4-5次多项式，推程运动角，回程运动为等速运动，回程运动角，凸轮摆杆的行程角的行程角，凸轮摆杆的长度，推程许用压力角。 需要求的是凸轮基圆半径R，滚子半径r和 根据以上条件列出运动方程 推程： 回程： 根据本题条件可以使摆杆的初始摆角，当时，可以取得最大值，由如下表达式 由此得出，，取滚子半径，则基圆半径，至此凸轮机构的尺寸也完全确定。 根据所有尺寸，设计出如下的机构见图。 三、?假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线