插床机构综合.ppt

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1、插床机构综合——执行、进给及分度机构Jack机械原理课程设计：目录一、概述二、刀具主运动机构分析设计三、工作台进给运动分析设计四、整机方案五、建模与仿真六、总结设计题目简介：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。该插床主要由电动机作为原动机，并通过带转动、齿轮传动减速后将动力传递给工作机构进行插削加工，工作装置由两个部分组成，1是上下进行的切削运动和水平方向的进给运动。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。一、概述设计数据与要求：

2、要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高,数据如下：插刀所受阻力曲线设计任务：1.针对图所示的插床的执行机构（插削机构和送料机构）可行方案，并在一个原动力下将整个插床机构进行综合，在插削的同时自动完成进给，绘制机构运动简图；2、依据设计要求和已知参数，确定各构件的尺寸和参数；（应有所进行的计算）2.在机械基础实验中心机构实验室搭建所设计的机构模型，检验机构简图和运动实现程度；（在说明书中应有照片）3.根据插刀所受的阻力变化曲线，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.为达

3、到所要求的速度不均匀系数，确定应加的飞轮转动惯量；5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对设计进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。6.编写说明书。插床整体机构插床整机插床输出运动二、刀具主运动机构分析设计1、确定运动形式；由齿轮单向连续转动到刀具的往复直线移动的变换。2、刀具往复行程H为150mm。3、刀具往复次数为30次/min。4、速度不均匀系数§为0.03。一、基本要求：二、提出合理的方案：方案一方案三方案二方案的选取方案方案评价方案一：虽然结

4、构简单，但是压力角打，传动效率低，切急回特性不明显，耗能大。方案二：虽然有急回特性，结构也较为简单，但是运用凸轮，容易磨损，且不能传递较大的作用力，结构中与刀具连接的连杆压力角大，效率低，耗能大。方案三：结构简单，其运动规律简易，具有急回特性，受力简单，不出现死点，而且其压力角较小，有利于传递较大的力，而且传动效率高。综上所分析，我们得出方案三比较合适运用于插床机构，所以我们选取方案三最为我们的最终的主运动刀具的运动方案。方案3机构运动规律较为简易，受力简单，运动易于控制分析。同时机构的压力角较小，有利

5、于提高机构受力情况，并且经过分析计算得到该机构的传动效率较其它方案高。对于方案三，我们首先做出其上下极限：H首先对机构做出自由度计算：P=3N-2Pl-Ph=3x5-2x7=1自由度为1，符合题目要求。其次根据题目所给的条件：行程速比系数K=2、插刀往复行程H=150mm（C1C2=150mm）。由K=(180+θ)/(180-θ),将K=2代入可得，机构的极位夹角：θ=60°。所以∠A1O2A2=∠B1O2B2=60°,ΔB1B2O2为等边三角形，又因为四边形C1C2B1B2为平行四边形，所以：C1C

6、2=B1B2=B1O2=B2O1=150mm。取下图所示的部分分析：我们先确定c1c2所放置的位置：如下图所示，它大致可放置于以下三个位置，位置1位于b1b2圆弧线外，位置2位于b1、b2两端点与圆弧线之内，位置3位于b1b2两端点左边。我们假设杆件BC长度已知：作出刀具上下极限在c1c2的三个位置图，以及圆弧线与对称线交点H出杆件BC在c1c2的三个位置的情况，然后分析c1c2在哪个位置更符合我们的机构运动特性。方案方案评价从图上可知：压力角从42°→32°→42°，它是先减小在增大。压力角较大，传递

7、效率低。从图上可知：压力角从4°→负44°→4°，由此可知从B2到某个位置的压力角为零，传动力最大，从H到B1某个位置的压力角也为零，传动效率最好。从图上可知：角度由负9°→负17°→负9°，由此可知角度为先减小后增大。压力角较大，传递效率低。由上面三个方案对比可知，方案二最适用于我们的机构，但有刀具的运动情况分析，当刀具在切割的进程是：加速度先增大，在中点时达到最大值，之后加速度再逐渐减小，情况如下图：方案二的加速度情况一上图差异较大，而且方案二容易让杆件发生干涉现象，所以我们对方案二做进一步的改进，

8、将c1c2通过圆弧线端点H点，如下图;由上图可知;压力角由7°→0°→7°，在中点时最小，符合题目要求。所以：经过计算c1c2到o2的距离:O2H=150mm.对于BC杆的计算，先分析其位置，当B处于上极限时，大致可分为以下三个位置:C点处在杆件OB的延长线与滑动面的交点2；C点在2上方为1；C点在2下方为3：通过对压力角的分析∠B23为60°；∠B12以60°为最大压力角逐渐减小，∠B32的压力角先从60°增大到90°再从90°逐渐减小。