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机械原理课程设计插床机构说明书242020年4月19日文档仅供参考第二章 插床主体机构尺寸综合设计机构简图如下：已知=150mm，行程H=100mm，行程比系数K=2，根据以上信息确定曲柄 长度，以及到YY轴的距离1.长度的确定图 1 极限位置由，得极为夹角：，首先做出曲柄的运动轨迹，以为圆心，为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当转到，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当转到，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到与得夹角即为极为夹角。由几何关系知，于是可得，。由几何关系可得：代入数据，=150mm，得即曲柄长度为752. 杆的长度的确定图 2 杆BC，BO长度确定由图2 知道，刀具处于上极限位置和下极限位置时，长度即为最大行程H=100 ，即有=100mm。在确定曲柄长度过程中，我们得到，那么可得到，那么可知道三角形等边三角形。又有几何关系知道四边形是平行四边形，那么，又上面讨论知为等边三角形，于是有，那么可得到,即又已知，于是可得到即杆的100mm。3.到YY轴的距离的确定B1图 3 到YY轴的距离有图我们看到，YY轴由过程中，同一点的压力角先减小，后又增大，那么在中间某处必有一个最佳位置，使得每个位置的压力角最佳。考虑两个位置：1当YY轴与圆弧刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧相切与B1点时，当B点转到，将会出现最大压力角。2.当YY轴与重合时，即图中右边的那条点化线时，B点转到B1时将出现最大压力角为了使每一点的压力角都为最佳，我们能够选取YY轴经过CB1中点（C点为与得交点）。又几何关系知道：由上面的讨论容易知道，再代入其它数据，得：即到YY轴的距离为93.3mm综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取1:1 的是比例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。第三章 插床切削主体机构及函数曲线分析主体机构图见第一张图。已知，逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速度，加速度向下为正，插刀处于上极限位置时位移为0.当（1）位移在1：1 的基础上，量的位移为79.5mm。，即 曲柄转过175时位移为79.5mm。（2）速度由已知从图中可知，与垂直，与平行，与垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得其中，是滑块 上与A点重合的点的速度，是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，与垂直，与BC垂直，与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：其中，是C点，即插刀速度，是C点相对于B点转动速度，是B点速度。又B点是杆件3 上的一点，杆件3围绕转动，且B点和杆件与A点重合的点在的两侧，于是可得：由图量的,则可到由已知可得，规定选取比例尺，则可的矢量图如下：最后量出代表的矢量长度为12mm,于是，可得 =0.174m/s即曲柄转过175时，插刀的速度为0.174m/s。（3）加速度由理论力学知识可得矢量方程：其中，是滑块上与A点重合点的加速度，=，方向由指向；是科氏加速度，（其中大小均从速度多边形中量得），q方向垂直向下；是相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与平行；是C点相对于B点转动的向心加速度，=,方向过由C指向B；是C点相对于B点转动的切向加速度，大小位置，方向垂直BC。次矢量方程可解，从而得到。B时杆AOB 上的一点，构AOB 围绕转动，又与B点在的两侧，由（是 角加速度）可得量出则可得到的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相对于B点转动的向心加速度，方向由C点指向B点；是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。次矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量图如下：最后由直尺量的长度为12mm，于是，可得当（1）位移在1：1 的基础上，滑块的位移为1.5mm。，即 曲柄转过355时位移为1.5mm。（2）速度由已知从图中可知，与垂直，与平行，与垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得其中，是滑块 上与A点重合的点的速度，是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，与垂直，与BC垂直，与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：其中，是C点，即插刀速度，是C点相对于B点转动速度，是B点速度。又B点是杆件3 上的一点，杆件3围绕转动，且B点和杆件与A点重合的点在的两侧，于是可得：由图量的,则可到由已知可得，规定选取比例尺，则可的矢量图如下：最后量出代表的矢量长度为2.16mm,于是，可得：即曲柄转过355时，插刀的速度为方向沿YY轴向上。（3）加速度由理论力学知识可得矢量方程：其中，为滑块上与A点重合点的加速度，=，方向由指向；是哥氏加速度，（其中大小均从速度多边形中量得），方向垂直向下；是相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与平行。B是杆AOB上的一点，杆AOB 围绕转动，又与B5点在的两侧，由（是 角加速度）可得量出则可得到的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相对于B点转动的向心加速度，方向由C点指向B点；是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。次矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。取比例尺，可得加速度矢量图如下代入数据可得：所有数据详见第四章表格2.凸轮机构的设计凸轮摆杆行程角为=150，摆杆长度LO4D=125mm，算出凸轮的最大推程为L=32mm，如下图所示；凸轮推程运动规律为等加速等减速，回程运动规律为等速。画出凸轮的运动规律图，如下图所示；凸轮的基圆半径rb=50mm，结合已知参数利用反转法画出凸轮的理论轮廓线，并描出实际轮廓线，作图尺寸比例为1/2(mm/mm)：作图步骤：1） 画出基圆O1，再画出以摆杆长度LO4D为半径的圆O2与基圆同圆心；2） 利用反转法在圆O2转过900四等分，分别以各等分点为圆心，以摆杆长度LO4D为半径各画一段弧分别与基圆相交四个点，然后在凸轮运动规律图上对应的等分点上量取尺寸，并以此尺寸为半径，以与基圆相交的点位圆心画弧，两圆弧相交一点即为所要求的点。同理画出回程时的凸轮运动轨迹；3） 选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线。如下图：齿轮机构的设计 已知：z1=14 z2=70 m=10 =20=1 =0.251) 确定变位系数对于变位齿轮，为有利于强度的提高，小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位，使大小齿轮的强度趋于接近，从而使齿轮承载能力提高。X1min=0X2min=-4则取X1=0 X2=0 (满足X2 X2min)2)确定中心距变动系数y及齿顶高降低系数y X1=0 X2=0 则是标准齿轮传动，即y=0 y=03）变位齿轮的几何尺寸公式齿轮1齿轮2 d=d = zm140700= 20 20= m1010=(+)m12.512.5=d+2160720=d-2115675a=(d2-d1)/2280机构的动态静力分析齿轮机构的设计G4G6Z1Z2mNKgm 28016026001.1414701020. 凸轮廓线的绘制:选定角度比例尺,作出摆杆的角位移曲线,如图3-3(b)所示,将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成若干等分.选定长度比例尺,作以O为圆心以OB=为半径的基圆;以O为圆心,以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆.自A点开始沿-方向把机架圆分成与图3-3(b)中横坐标相应的区间和等分,得点,再以为圆心,以AB=L为半径作弧与基圆交于点,得线段.自线段开始,分别作,使它们分别等于图3-3(b)中对应的角位移,得线段.将点连成光滑曲线,它就是所求理论轮廓线.实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出.如图3-3(a)所示.三、具体要求插床是用于加工各种内外平面、成形表面，特别是键槽和带有棱角的内孔等的机床（如图1所示），已知数据如下表（参考图2）。参数nrHLO1O2C1C2C3C4G3G5JS3QK单位rpmmmmmmmmmmmmmNNKgm2N数据6010015012050501201603200.14100020.05另：lBC/lBO2=1,工作台每次进给量0.5mm，刀具受力情况参考图2。机床外形尺寸及各部份联系尺寸如图1所示（其中：l1 =1600，l2 =1200, l3 =740, l4 =640, l5 =580, l6 =560, l7 =200, l8 =320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,单位均为mm，其余尺寸自定。 所有数据详见第四章表格第四章 重要数据及函数曲线分析角度位移S（mm)速度V(m/s)加速度(m/s2)71.50.0032.051430.05522140.08251.96285.90.1151.953580.1251.8429.90.1361.654910.50.141.55615.50.151.16319.50.1551.07023.50.160.8577250.180.7784300.1920.6391310.2010.559837.50.2070.15105410.2100.09112450.212-0.0211948.10.22-0.024126550.212-0.065133570.205-0.1214060.20.201-0.2314766.10.2-0.3215468.90.196-0.36161730.19-0.39168760.18-0.417579.50.174-0.432180830.172-0.45187850.17-0.59194900.140-0.7201920.13-0.7920892.50.126-0.9215950.093-1.04222980.073-1.522998.50.05-1.9236990.03-2.12524399-0.03-2.625098-0.07-3.1425797-0.16-3.326492.5-0.25-4.127190-0.274-5.1227883.5-0.383-5.128573-0.52-4.929266-0.574-1.7429954.2-0.62-0.4430641.5-0.613.631328.2-0.444.732017.9-0.435.232712.5-0.35.473348.1-0.235.53413-0.133.953482.6-0.0293.733551.5-0.02163.04360002.251、图的分析： 随着曲柄逆时针转动角度的增大，滑块C位移由0开始增大，大约在240度时达到最大，然后开始减少，易知滑块C进程与回程时，曲柄转动的角度并不相等，这说明了曲柄转动时存在急回运动。2、图的分析：随着曲柄逆时针转动角度的增大，即的增加，速度V正向增大，大约在120度时达到最大，然后呈现下降趋势，在240度时下降为0，表明位移以增大到最大，即滑块C达到最下端，由曲线看出，滑块C的正向平均速度比负向平均速度小，进一步表明了急回运动的存在。进程时，速度比较小，更有利于进刀；回程时，速度较快，有利于提高工作效率，充分证明了此机构设计的合理性。下面对特殊点作一下分析：转角为0度时，V=0;曲柄转动至120度，正向速度到达最大值0.22m/s，此时滑块C具有最大速度，当曲柄继续转动至240度时正向速度减少至0，此时由速度是位移的变化率可知，其位移达到最大值。当曲柄继续转动时，滑块C速度反向，变为负向速度，随着转角增大而增大，曲柄转至240度，速度达到负向最大值0.63m/s之后，当滑块继续由摇杆带动时，却曲柄由300度转至360度时，其速度由负向最大值变为0.3、图的分析：随着曲柄逆时针转动角度的增大，滑块C先向下作加速运动，但加速度越来越小，可是加速度越来越小，然后反向增大知道位移达到最大，接着滑块进入空回程，由于存在急回运动，加速度迅速正向增大，达到最大后又开始减小，直到滑块C进入工作行程。下面对一些特殊点进行分析：进程时，滑块C具有正向加速度，由2.2开始减少，在102度时达到0，当角度继续增大时，加速度反向增大，大约在240度时滑块位移达到最大值，可是加速度还是在反向增大，而且增长率明显比前段更大，当角度达到270度时加速度增大到5.2m/s2时到达峰值，开始减少，在300度左右是达到0，然后正向增长，表明了滑块将要向上减速运动，最后回到0位移，然后往复运动。我们能够看出，在0至240度区间内，加速度都很平缓，而在240至360度内，加速度变化很快，都说明了急回运动的存在。第六章 总结经过这段时间的设计，我受益匪浅，不但在学问方面有所提高，而且在为人处事方面有了更多的认识。当我们遇到一个问题时，首先不能畏惧，而是要对自己有信心，相信经过自己的努力一定能解决的。就象人们常说的在战略上藐视它。可是在战术上的重视它。经过慎重的考虑认真的分析，脚踏实地去完成它，克服重重困难，当你成功实现目标时，那种成就感一定会成为你成长的动力。 这次设计的题目是插床。主要是确定机械传动的方案，经过凸轮机构到回杆机构，回杆平行机构带动棘轮传动，再传到工作台，从而使工作台进行间歇进给运动，使刀具能安全的进行切削。 这次设计课程不但让我加深了对机械原理理论课程的理解和认识，更培养了我用理论知识去解决实际问题的能力。可能我的这种方案不是很好的方案，但它解决了工作台间隙进给运动的问题。作为初次接触设计的我，对未来的设计充满了信心。 我希望学校多开设这类的设计课程，不但帮助我们理解理论知识，更重要的是让我们学会用理论知识解决实际问题，帮助我们把理论知识转化成一种能力，让我们更容易解决问题。1.巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题；2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念；3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。