机械原理课程设计插床机械设计.doc

机械原理课程设计设计计算说明书设计题目 插床机械设计 设 计 任 务 书1.1 设计题目 插床1.2 插床简介 插床是用于加工中小尺寸垂直方向的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件插刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作垂直方向的往复直线移动，且切削时插刀的移动速度低于空行程速度，即插刀具有急回现象；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。1.3 设计要求及设计参数 设计要求：要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计参数如下所示：插床机构设计3号题目参数题 号3主执行机构曲柄转速n2/（r/min）50曲柄lO2A/mm75插刀行程H/mm120行程速比系数K1.8连杆与导杆之比lBC0.55力臂d(mm)108工作阻力Fmax(N)10800导杆质量m4(kg)22导杆转动惯量JS4(kgm2)1.2滑块质量m6(kg)60进给机构从动件最大摆角ymax20凸轮从动件杆长(mm)130推程许用压力角a推程42回程许用压力角a回程50滚子半径rr(mm)15刀具半径rc(mm)0.08一：主执行机构设计与分析1：插床机械设计参数以及相关参数计算曲柄转速n2/（r/min）曲柄长度lO2A=75mm插刀行程H=120mm行程速度比系数K=1.8连杆与导杆之比lBC=0.55力臂d=108mm工作阻力F=10800N导杆4的质量m4=22kg导杆4的转动惯量Js4=1.1滑块6的质量m6=60一、插床导杆机构的综合1、计算极位夹角 、曲柄角速度、曲柄角加速度2、求导杆长度、连杆长度、中心距根据插床机构结构示意图，由几何条件可得因为，3、求弓形高、导路距离二：主执行机构运动分析已知：曲柄的转速n=45 rad/min ，滑块质量为50kg，导杆的质量为28kg，其质心转动惯量为1.2 kg，力臂d=110mm，工作阻力F=9000N。此时，曲柄AB与中心距LAC的夹角为45，即与垂直于曲柄AB方向的夹角为45。（1）主执行机构速度分析. 方向 方向 大小 ？ ？ 大小 已知 ？ ？曲柄转至当前角度对应的滑块速度： （2）主执行机构加速度分析方向 ？ /Lbc大小 ？ ? ? 方向 大小 已知 ? ?曲柄转至当前角度对应的滑块加速度：滑块运动线图三、凸轮机构设计与分析1、凸轮机构相关参数的确定已知： 从动件的最大摆角，许用压力角，从动件长度,从动件运动规律为等加速等减速运动，凸轮与曲柄共轴，数据如表1所示。题 号3主执行机构曲柄转速n2/（r/min）50曲柄lO2A/mm75插刀行程H/mm120行程速比系数K1.8连杆与导杆之比lBC0.55力臂d(mm)108工作阻力Fmax(N)10800导杆质量m4(kg)22导杆转动惯量JS4(kgm2)1.2滑块质量m6(kg)60进给机构从动件最大摆角ymax20凸轮从动件杆长(mm)130推程许用压力角a推程42回程许用压力角a回程50滚子半径rr(mm)15刀具半径rc(mm)0.08要求： 按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径，选取滚子半径，绘制凸轮实际廓线。以上内容作在3号图纸上（参考图例5）。整理说明书。插刀阻力曲线如图3所示。0.05H0.05HHSFmaxF图3刨刀阻力曲线根据已知值，以及给定的基圆建议值，在A3图纸上确定圆心O2位置。做出基圆，再根据滚子半径做出理论曲线。取一点为B点，由O2B=95mm，从动件杆长O1B=140mm，通过几何做法找到O1点。连接O1O2，测得长度为160mm为中心距。由于由于插刀在切入、退出工件时均有0.05H的空载行程，所以实际凸轮推程角应为除去空载行程后的摆角，我们计算得推程角。在此之后为了方便设计与分析，将推程角设，将回程角设为与推程角相等的度数，远停角大小为10。将以上的数据全部带入摆动从动件凸轮机构设计软件，计算得结果：摆动从动件盘形凸轮机构设计基本参数见附表1.根据计算结果德数值，求得各个坐标点距圆心的距离。以O2B为基线顺时针每转5确定一个坐标点。分别以这些点为圆心做出滚子的圆，用光滑的曲线连接各个点，得到实际凸轮轮廓线，再连接滚子圆的外切点，得到理论轮廓线。接着，根据软件中的要求，即每5一个单位，做出116各个轨迹点与O1的旋转运动曲线。根据计算结果中的转角和 角位移两项在A3图纸右边做出从动件位移线图。连接个点做出光滑曲线。由给定数据的K值算出极位夹角大小为51.429。由于插刀在切入、退出工件时均有0.05H的空载行程，最后做出相应的插刀工作行程图。2、凸轮基本参数设置基圆半径 rb=80 mm 3.运动规律参数滚子半径 rt=15 mm 最大摆角 =10中心距 a=160 mm 推程角 1=50摆杆长 L=140 mm 远停角 2=10 凸轮转速 n=45 rpm 回程角 3=50刀具半径 rc=0.08 mm 近停角 4=250.0002.运动规律选择: 初始角 0=29.995推程运动规律:正弦加速度 4.包络类型:内包络回程运动规律:余弦加速度 5.设计方向:正向 凸轮理论廓线与滚子包络线 凸轮轮廓曲线与刀具中心轨迹从动件运动规律曲线n2=50lO2A=75mmH=120mmK=1.8lBC=0.55d=108mmF=10800Nm4=22kgJs4=1.1m6=60rb=80 mma=160 mm 推程角 1=50远停角 2=10回程角 3=50近停角 4=250.000初始角0=29.995