机械原理课程设计---插床机构综合与传动系统设计.doc

插床机构综合与传动系统设计 题目及设计要求 一、设计题目 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6－15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。画出）来实现的。 针对图3-30所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。 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。 ?表6－4 插床机构设计数据 分组 1 2 3 4 插刀往复次数n（次/min） 30 60 90 120 插刀往复行程H（mm） 150 120 90 60 插削机构行程速比系数K 2 2 2 2 中心距Lo2o3(mm) 160 150 140 130 杆长之比L(BC)/L(o3B) 1 1 1 1 质心坐标a(mm) 60 55 50 45 质心坐标b(mm) 60 55 50 45 质心坐标c(mm) 130 125 120 115 凸轮摆杆长度Lo4d(mm) 125 125 125 125 凸轮摆杆行程角ψ(°) 15 15 15 15 推程许用压力角[α](°) 45 45 45 45 推程运动角δ0(°) 60 90 60 90 回程运动角δ0(°) 90 60 90 60 远程休止角δ01(°) 10 15 10 15 推程运动规律 等加等减 余弦 正弦 5次多项式 回程运动规律 等速 等速 等速 等速 速度不均匀系数δ 0.03 0.03 0.03 0.03 最大切削阻力Q(N) 2300 2200 2100 2000 阻力力臂d(mm) 150 140 130 120 滑块5重力G5(N) 350 340 330 320 构件3重力G3(N) 150 140 130 120 构件3转动惯量J3(kg*m2) 0.12 0.11 0.1 0.1 三、设计任务 1.???????? 针对图1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6－16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.???????? 确定电动机的功率与转速； 5.???????? 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； 6.???????? 编写课程设计说明书； 7. 感想与建议。 设计： 一、确定各构件的运动尺寸，绘制机构简图 1、插削机构的设计： 由题知：杆1的极位夹角为 θ=180*（K-1）/（K+1）； 故有 为了使构件4对构件5的平均传动角比较大，故应有： 则可得： 所得数据如下： 设计数据 x(mm) 140 112 84 56 y(mm) 75 60 45 30 L3(mm) 150 120 90 60 L4(mm) 150 120 90 60 L1(mm) 80 75 70 65 2、送料机构（凸轮机构）的设计： 四种方案的推程运动规律： 等加速等减速 余弦 正弦 五次多项式 回程运动规律： 修正后的等速回程 取 正弦加速度加速阶段（）： 等速阶段 正弦加速度减速阶段（）： 所得数据如下： 设计数据 中心距Lo2o4(mm) 100 85 105 85 滚子半径rt(mm) 15 15 15 15 基圆半径R0(mm) 48 54 48 55 四种方案下的凸轮轮廓曲线如下： 第一组： 第二组： 第三组： 第四组： 设计简图： 二、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（插削机构的运动学分析） 1）位置分析 建立封闭矢量多边形 （式1） 将机构的封闭矢量方程式（1）写成在两坐标上的投影式，并化简整理成方程左边仅含未知量项的形式，即得： （式2） 解上述方程组得： ………………（式3） 2）角速度分析 分别将（式2）对时间取一次导数，可得 ……………………………………………………………………………（式4） 解之可得s3,ω3,ω4,s5。 3）角加速度分析 分别将（式2）对时间取二次导数，可得加速度关系 ……………………………