机械原理课程设计插床机构设计

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1、深航北方科技学院课程名称机械原理课程设计插床机构设计题目名称插床机构设计学生学院机械工程系专业班级学号学生姓名指导教师1一设计任务书11、工作原理12、设计数据2二参数设计31.倒杆机构的方案选型3（1）方案I3（2）方案II3（3）方案III42、导杆机构分析与设计4（1）导杆机构尺寸计算4（2）导杆在1位置的运动分析51）速度分析53）加速度分析6（2）凸轮机构设计7(1)确定凸轮机构的基本尺寸7(2)凸轮廓线的绘制9（4）齿轮的设计计算111）设计原理112）小齿轮参数计算113）大齿轮参数计算12三小结13II一

2、设计任务书1、工作原理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。图1.1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3转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块5沿导路y—y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O2上的凸轮驱动摆动从动件和其它有关机构（图中未画出）来完成的。图1.1插床工

3、作原理图132、设计数据设计内容倒杆机构的设计及运动分析凸轮机构的设计齿轮机构的设计符号KH单位r/minmmmm°mm°mm°数据6021001150154012.5601060134082013二参数设计1.倒杆机构的方案选型（1）方案I该方案如图2—1由两个四杆机构组成。使b>a,构件1、2、3、6便构成摆动导杆机构，基本参数为b/a=。构件3、4、5、6构成摇杆滑块机构。图2—1方案特点如下：1).是一种平面连杆机构，结构简单，加工方便，能承受较大载荷。2).具有急回作用，其行程速比系数,而。只要正确选择，即可满

4、足行程速比系数k的要求。3).滑块的行程，已经确定，因此只需选择摇杆CD的长度，即可满足行程H的要求。4).曲柄主动，构件2与3之间的传动角始终为。摇杆滑块机构中，当E点的轨迹位于D点所作圆弧高度的平均线上时，构件4与5之间有较大的传动角。此方案加工简单，占用面积比较小，传动性能好。5).工作行程中，能使插刀的速度比较慢，而且变化平缓，符合切削要求。（2）方案II该方案如图2—2将方案I中的连杆4与滑块5的转动副变为移动副，并将连杆4变为滑块4。即得方案II，故该方案具备第一方案的特点以外，因构件4与5间的传动角也始终为

5、，所以受力更好，结构也更加紧凑。13图2—2（3）方案III此方案如图2—3为偏置曲柄滑块机构，机构的基本尺寸为a、b、e。图2—3方案特点如下：(1).是四杆机构，结构较前述方案简单。(2).因极位夹角，故具有急回作用，但急回作用不明显。增大a和e或减小b。均能使k增大到所需值，但增大e或减小b会使滑块速度变化剧烈，最大速度、加速度和动载荷增加，且使最小传动角减小，传动性能变坏。从以上3个方案的比较中可知，为了实现给定的插床运动要求，以采用方案II较宜。2、导杆机构分析与设计（1）导杆机构尺寸计算因为、所以：又因为：K

6、=2，所以=60°13根据极限位置得到曲柄75mm。根据几何关系:。H=100mm可得：=100mm（2）导杆在1位置的运动分析1）速度分析当导杆在图2-4所在位置时，此时滑块处在图中所示位置：ABC图2-4导杆在1位置运动状态根据已知条件，速度分析应由A点开始，已知曲柄1的转速=60r/min，曲柄的长度为。曲柄的角速度为：6.28rad/s得A点的速度：=0.471m/s方向⊥⊥BO2∥AB大小√？式中仅有两个未知量，故可用作图法求解。作其速度图如图2-5所示。由图可自在B点的角速度=3.6rad/s。已知LBO3=

7、100mm，所以的：VB=3.6×0.1=0.36m/s。13图2-5速度矢量图3）加速度分析因为:根据速度合成原理有：大小？?0方向⊥AO2?可得：==2.95方向：⊥AO2又根据速度合成原理求5滑块C的速度：大小？？？1.69方向⊥⊥又图解法作图解：图2-6加速度矢量图的值通过在AB杆上由杠杆定理求得:,13又速度比例=0.0168所以=2.95×0.0168=1.68方向逆时针45°向上。（2）凸轮机构设计(1)确定凸轮机构的基本尺寸选定推杆的运动规律:选推杆的运动规律为二次多项式运动规律,即等加速等减速运动规律。

8、其运动规律表达式为:等加速段:()等减速段:()由以上两个表达式求得:()()最大摆角时有:mm如图3-1所示为摆杆盘形凸轮机构同向转动的尖底摆杆盘形凸轮机构,当推程尖底与凸轮轮廓上任一点接触时,摆杆摆角为为摆杆的初始摆角,P点为摆杆和凸轮的相对瞬心,此时机构的压力角和传动角如图所示.由于摆杆和凸轮在瞬心点P的速度相