插床機(jī)械設(shè)計(jì)說明書

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題 目： 插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 交通與機(jī)械工程學(xué)院 班 級(jí)： 機(jī)械08-4 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 李 許 學(xué)號(hào)： 0808470410 指導(dǎo)教師： 王丹 完成時(shí)間： 2010年7月15日 成 績(jī)： 目錄一 設(shè)計(jì)題目與要求-二 工作原理及功能分解-三 機(jī)構(gòu)的選擇-四 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖-五 傳動(dòng)比的分配-六 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖-七 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算-八 注意事項(xiàng)-九 主要參考資料-設(shè)計(jì)題目：插床機(jī)械設(shè)計(jì)一插床機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)要求： (1)插程 100mm。(2)插刀每分鐘往復(fù)次數(shù) 30次/min。(3)自上始點(diǎn)以下10一90mm范

2、圍內(nèi)，插刀應(yīng)盡可能等速切削，最大切削力為2000N，最小的上下空刀距離各為5mm。(4)行程速比系數(shù)k=2。(5)滑塊質(zhì)量為36kg，導(dǎo)桿的質(zhì)量為25kgm，其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kg·，質(zhì)心在桿長適宜處，其余構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。自電動(dòng)機(jī)至曲炳軸傳動(dòng)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(設(shè)曲炳為等效構(gòu)件)為18kg·。(6)許用速度不均勻系數(shù)為0.033。(7)插刀切削受力點(diǎn)距滑枕導(dǎo)路線距離為80mm，工作臺(tái)面離地平面高度為550mm左右。工作臺(tái)面離地平面高度為550mm左右(8)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)目前采用，其功率N=11kw，轉(zhuǎn)速n=750r/min； 二工作原理及功能分解：1 工作原理：

3、插床是一種用于加工鍵槽、花鍵槽、異形槽和各種異性表面的金屬切削機(jī)床。如圖（1）所示裝有插刀的滑枕沿鉛垂方向(也可調(diào)有一定傾角)作往復(fù)直線主切削運(yùn)動(dòng)。工件裝夾在工作臺(tái)上，工作臺(tái)可作前后、左右和圓周方向的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可手動(dòng)，也可機(jī)動(dòng)但彼此獨(dú)立。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須與主切削運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，即插刀插削時(shí)嚴(yán)禁進(jìn)給，插刀返回時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)開始進(jìn)行，并于插刀重新切人工件之前完成復(fù)位。插床的主切削運(yùn)動(dòng)的行程長度、拄復(fù)運(yùn)動(dòng)速度以及進(jìn)給量大小等均應(yīng)手動(dòng)可調(diào)。圖（1）運(yùn)動(dòng)示意圖2 功能分解：1）夾緊工件動(dòng)作2）工作臺(tái)進(jìn)行前后、左右和圓周方向的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)3）裝有插刀的滑枕沿鉛垂方向(也可調(diào)有一定傾角)作具有急回特性的往復(fù)直

4、線主切削運(yùn)動(dòng)，插削工件形成各種槽等自己需要的形狀。三 機(jī)構(gòu)的選擇根據(jù)前訴的設(shè)計(jì)要求和工作臺(tái)需要直線往復(fù)間歇性運(yùn)動(dòng)和間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)，還有插刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)在回程階段應(yīng)該盡可能的減少時(shí)間提高效率，因而采用具有急回特性的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。綜上制定機(jī)構(gòu)圖表2插床機(jī)械設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)插削成形插刀直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（具有急回特性）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)工作換位工作臺(tái)前后，左右方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪四 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖根據(jù)機(jī)構(gòu)的選擇，按已選定的兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式和機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。如圖（2）所示，其中包括了一個(gè)導(dǎo)桿插削機(jī)構(gòu)和皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)的不完全齒輪間歇旋

5、轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。圖（2）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖五 機(jī)械傳動(dòng)的速比根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和插床的插削頻率總的速比為：所以帶傳動(dòng)的速比為5，齒輪傳動(dòng)的速比為也為5。六 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（1）首先確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)功循環(huán)時(shí)間T，在此選取曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)作為插床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。曲柄旋轉(zhuǎn)一周插頭就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次即一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。因?yàn)椴宕矙C(jī)械的生產(chǎn)效率是Q=30次/min，為了滿足效率，曲柄軸每分鐘轉(zhuǎn)速為n=30r/min，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間。（2）確定組成運(yùn)動(dòng)循環(huán)的各個(gè)區(qū)段，插床機(jī)械的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由兩段組成，即插刀進(jìn)給的工作行程及退回時(shí)的空回行程。為了提高工作效率，插刀回程時(shí)間應(yīng)盡可能的短，所以它必須有急回特性。在此經(jīng)綜合考慮取形成速比系數(shù)K

6、=2。（3）確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)各個(gè)區(qū)段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間及相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角。插床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間為：與此相對(duì)應(yīng)的曲柄軸轉(zhuǎn)角（即分配軸轉(zhuǎn)角）為：（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配軸轉(zhuǎn)角 插刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)插刀進(jìn)給運(yùn)動(dòng)插刀空回運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)靜止旋轉(zhuǎn)七 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算為了實(shí)現(xiàn)具體運(yùn)動(dòng)要求，必須對(duì)帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（插削機(jī)構(gòu)），不完全齒輪機(jī)構(gòu)（即工作臺(tái)的間歇性旋轉(zhuǎn)機(jī)）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)分析。1 帶傳動(dòng)計(jì)算（1）確定計(jì)算功率這里取安全系數(shù)=1.2，則kw（2）選擇帶的型號(hào) 由和主軸轉(zhuǎn)速選擇平型帶。（3）確定帶輪節(jié)圓的直徑和在這里取=200mm，則：=1000mm（4）確定中心距即：2

7、 齒輪傳動(dòng)計(jì)算：取，。按照要求取，壓力角則中心距采用標(biāo)準(zhǔn)中心距則 mm3 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算：1）根據(jù)插程和行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)已知插床機(jī)械的插程為100mm，行程速比系數(shù)k=2。則極位夾角圖（3）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（）已知插程H=100mm，AB=60mm，AD=50mm，DP=90mm，由對(duì)心曲柄滑塊知道AD=H/2=50mm因?yàn)闃O為夾角為，則 則：曲柄mm。2）用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析已知：曲柄的轉(zhuǎn)速n=30 rad/min ，)滑塊質(zhì)量為36kg，導(dǎo)桿的質(zhì)量為25kgm，其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kg·，力臂d=20mm，工作阻力F=2000N。速度分析：根據(jù)已知條件

8、，首先對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行分析求解。mm/s又有 方向： 大?。?？ 已知 ？所以可以用作圖法求解。取0.01（m/s）/mm，并取P點(diǎn)作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如（3），于是有：72/122=0.6 rad/minmm/s又有 方向： 大?。?？ 已知 ？做速度多邊形可以求解其他的速度，速度多邊形如圖（3）加速度分析加速度分析與速度分析相同也從C點(diǎn)開始進(jìn)行分析動(dòng)態(tài)靜力分析滑塊質(zhì)量為36kg，導(dǎo)桿的質(zhì)量為25kg，其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kg·，質(zhì)心在桿長適宜處，其余構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。自電動(dòng)機(jī)至曲炳軸傳動(dòng)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(設(shè)曲炳為等效構(gòu)件)為18kg·。 受力分析圖如圖（4

9、）所示：圖（4）機(jī)構(gòu)受力分析圖3 飛輪設(shè)計(jì)（N）若平均角速度用平均轉(zhuǎn)速n（單位：r/min）代換 則： N 4 不完全齒輪設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的不完全齒輪的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)1/10周。齒輪部分取參數(shù)為z=120，m=8，法面壓力角取 則中心距分度圓直徑基圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑凸輪止弧和凹輪止弧則按照基圓的圓弧來配合八。注意事項(xiàng)(1)插床工作機(jī)構(gòu)由主切削運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，兩者必須協(xié)調(diào)匹配。兩機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)要求可通過公共輸入構(gòu)件來實(shí)現(xiàn) (2)合理布置電動(dòng)機(jī)的安裝位置，般可先以一級(jí)V型帶傳動(dòng)在串接合理的輪系將運(yùn)動(dòng)動(dòng)力傳至曲柄軸。直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)具有橫向近給和縱向進(jìn)給兩個(gè)分支，它們可共用同一公共傳動(dòng)鏈，僅在其末端執(zhí)行環(huán)節(jié)處通過離合裝置隔離。圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可提出傳動(dòng)方案，不作設(shè)計(jì)。(3)出于滑枕重量沿導(dǎo)路方向下沉應(yīng)考慮滑枕在靜止?fàn)顟B(tài)的平衡，以避免滑枕不工作時(shí)的垂落?？蓪⒆畲髷[動(dòng)件的質(zhì)心位置作合理選擇以使其得以平衡。(4)插削機(jī)構(gòu)被要求在切削工作段具有近等速的運(yùn)動(dòng)性能，且行程急回系數(shù)較大。應(yīng)進(jìn)