机械原理课程设计-插床机构设计

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1、目录一、插床机械设计任务书11、工作原理12、设计要求13、设计数据24、设计内容及工作量2二、设计计算过程4(一).方案比较与选择41.方案I42.方案II43.方案III5(二).导杆机构分析与设计61.机构的运动尺寸62.导杆机构的运动分析7(三).导杆机构的动态静力分析9(四).凸轮机构设计131.确定凸轮机构的基本尺寸132.凸轮廓线的绘制:163.1：1绘制所设计的机构运动简图17机械原理课程设计插床机构设计一、插床机械设计任务书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。下图为

2、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2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6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。2、设计要求电动机轴与曲柄轴2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

3、2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最小传动角不得小于60°；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等加速、等减速运动。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。18机械原理课程设计插床机构设计3、设计数据导杆机构运动分析转速n2（r/min）力臂d(mm)曲柄lo2A(mm)插刀行程H(mm)行程速比系数K46120761361.8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Js498

4、0028551.1凸轮机构设计从动件最大摆角jmax从动件杆长LO8D（mm）许用压力角[α]推程运动角do远休止角ds回程运动角d’o20°12840°60°10°60°4、设计内容及工作量1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3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、根据给定的数据确定机构的运动尺寸,。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。3、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置时，滑块6的速度和加速度。4、导杆机构的动态静力分析。用力多边形求极限位置时各运动副反

5、力及应加于曲柄上的平衡力矩。5、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rb），并将运算结果写在说明书中。画出凸轮机构的实际廓线。6、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。7、用Autocad软件按1：1绘制所设计的机构运动简图。18机械原理课程设计插床机构设计设计计算及说明结　　果一.设计计算过程(一).方案比较与选择1.方案I该方案如图1—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

6、、5、6构成摇杆滑块机构。图1—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).18机械原理课程设计插床机构设计工作行程中，能使插刀的速度

7、比较慢，而且变化平缓，符合切削要求。2.方案II该方案如图1—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，所以受力更好，结构也更加紧凑。图1—23.方案III此方案如图1—3为偏置曲柄滑块机构，机构的基本尺寸为a、b、e。图1—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18机械原理课程设计插床机构设计，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

8、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。(二).导杆机构分析与设计1.机构的运动尺寸因为、而K=1.8由上面方程可得：=51.4°又因为a=lo2A=76mm，可得:b=0204=175.25mm,AO4=AO2tan根据几何关系:136