机械原理课程设计-插床设计.doc

长江学院机械原理课程设计说明书设计题目:插床机构设计学院:机械与电子工程学院专业:班级:设计者:学号:指导老师:2016年7月1日目录题目及设计要求 21机构简介 22设计数据 3二、插床机构得设计内容与步骤 41、导杆机构得设计与运动分析 4⑴、设计导杆机构。 4⑵、作机构运动简图。 4⑶、作滑块得运动线图。 4⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。 52、导杆机构得动态静力分析 6⑴、绘制机构得力分析图(图14)。 6⑵、选取力矩比例尺μM(N、mm/mm),绘制等效阻力矩Mr得曲线图 7⑶、作动能增量△E―φ线。 83、用解析法较好机构运动分析得动态静力分析结果 9⑴、图解微分法 9⑵、图解积分法 124、飞轮设计 125、凸轮机构设计 146、齿轮机构设计 17三、感想与体会 19四、参考文献 20题目及设计要求1机构简介插床就是一种用于工件内表面切削加工得机床,也就是常用得机械加工设备,用于齿轮、花键与槽形零件等得加工。图1为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构与凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转,再通过导杆机构1-2-3-4-5-6,使装有***得滑块沿道路y-y作往复运动,以实现***切削运动。为了缩短空程时间,提高生产率,要求***具有急回运动。***与工作台之间得进给运动,就是由固结于轴O2上得凸轮驱动摆动从动件O4D与其她有关机构(图中未画出)来实现得。为了减小机器得速度波动,在曲柄轴O2上安装一调速飞轮。为了缩短空回行程时间,提高生产效率,要求***具有急回运动,图2为阻力线图。图2图12设计数据二、插床机构得设计内容与步骤1、导杆机构得设计与运动分析⑴、设计导杆机构。按已知数据确定导杆机构得各未知参数,其中滑块5导路yy得位置可根据连杆4传力给滑块5得最有利条件来确定,即yy应位于B点所画圆弧高得平分线上(见参考图例1)。⑵、作机构运动简图。选取长度比例尺μl(m/mm),按表12所分配得加速度位置用粗线画出机构运动简图。曲柄位置得作法如图12;取滑块5在下极限时所对应得曲柄位置为起始位置1,按转向将曲柄圆周十二等分,得12个曲柄位置,位置5对应于滑块5处于上极限位置。再作出开始切削与终止切削所对应得5ˊ与12ˊ两位置。图12曲柄位置图⑶、作滑块得运动线图。为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移,取位移比例尺μs=μl,根据机构及滑块5上C点得各对应位置,作出滑块得运动线图sc(t)、然后根据sc(t)线图用图解微分法(弦线法)作滑块得速度vc(t)线图(图12),并将其结果与4)相对运动图解法得结果比较。图12用图解微分法求滑块得位移与速度线图⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。选取速度比例尺μv[(m·s1)/mm]与加速度比例尺μa[(m·s2)/mm],作该位置得速度与加速度多边形(见图13)。①求其中(rad/s)②列出向量方程,求用速度影像法求③列出向量方程,求a)速度图b)加速度图图13位置7得速度与加速度图2、导杆机构得动态静力分析已知各构件重力G及其对重心轴得转动惯量Js、阻力线图(图1-1)及已得出得机构尺寸、速度与加速度。⑴、绘制机构得力分析图(图14)。力分析得方法请参考《机械原理》教材已知各构件重力G及其对重心轴得转动惯量Js、阻力线图(图1-1)及已得出得机构尺寸、速度与加速度,求出等效构件1得等效阻力矩Mr。(注意:在切削始点与切削终点等效阻力矩应有双值)⑵、选取力矩比例尺μM(N、mm/mm),绘制等效阻力矩Mr得曲线图(图14)图14等效阻力矩Mr与阻力功Ar得曲线图利用图解积分法对Mr进行积分求出Arφ曲线图,假设驱动力矩Md为恒定,由于插床机构在一个运动循环周期内做功相等,所以驱动力矩在一个周期内得做功曲线为一斜直线并且与Ar曲线得终点相交如图14中Ad所示,根据导数关系可以求出Md曲线(为一水平直线)。⑶、作动能增量△E―φ线。取比例尺μE=μA=KμφμM(J/mm),动能变化△E=Ad-Ar,其值可直接由图14上Ad(φ)与Ar(φ)曲线对应纵坐标线段相减得到,由此可作出动能变化曲线Ad与Ar相减得曲线图(如图15)。图15作动能增量△E―φ线图3、用解析法较好机构运动分析得动态静力分析结果⑴、图解微分法下面以图16为例来说明图解微分法得作图步骤,图16为某一位移线图,曲线上任一点得速度可表示为:图16位移线图其中dy与dx为s=s(t)线图中代表微小位移ds与微小时间dt得线段,α为曲线s=s(t)在所研究位置处切线得倾角。上式表明,曲线在每一位置处得速度v与曲线在该点处得斜率成正比,即v∝tgα,为了用线段来表示速度,引入极距K(mm),则式中μv为速度比例尺,μv=μs/μtK(m/s/mm)。该式