機械原理課程設計-插床設計

-.z.長江學院機械原理課程設計說明書設計題目：插床機構設計學院：機械與電子工程學院專業(yè)：班級：設計者：學號：指導教師：2016年7月1日目錄題目及設計要求31機構簡介32設計數(shù)據(jù)3二、插床機構的設計容與步驟31、導桿機構的設計與運動分析3⑴、設計導桿機構。3⑵、作機構運動簡圖。3⑶、作滑塊的運動線圖。3⑷、用相對運動圖解法作速度、加速度多邊形。32、導桿機構的動態(tài)靜力分析3⑴、繪制機構的力分析圖〔圖1-4〕。3⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線圖3⑶、作動能增量△Ｅ―φ線。33、用解析法較好機構運動分析的動態(tài)靜力分析結果3⑴、圖解微分法3⑵、圖解積分法34、飛輪設計35、凸輪機構設計36、齒輪機構設計3三、感想與體會3四、參考文獻3題目及設計要求1機構簡介插床是一種用于工件外表切削加工的機床，也是常用的機械加工設備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖1為某插床機構運動方案示意圖。該插床主要由帶轉動、齒輪傳動、連桿機構和凸輪機構等組成。電動機經(jīng)過帶傳動、齒輪傳動減速后帶動曲柄1回轉，再通過導桿機構1－2－3－4－5－6，使裝有刀具的滑塊沿道路y－y作往復運動，以實現(xiàn)刀具切削運動。為了縮短空程時間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結于軸O2上的凸輪驅動擺動從動件O4D和其他有關機構〔圖中未畫出〕來實現(xiàn)的。為了減小機器的速度波動，在曲柄軸O2上安裝一調速飛輪。為了縮短空回行程時間，提高生產(chǎn)效率，要求刀具具有急回運動，圖2為阻力線圖。圖2圖12設計數(shù)據(jù)二、插床機構的設計容與步驟1、導桿機構的設計與運動分析⑴、設計導桿機構。按數(shù)據(jù)確定導桿機構的各未知參數(shù)，其中滑塊5導路y-y的位置可根據(jù)連桿4傳力給滑塊5的最有利條件來確定，即y-y應位于B點所畫圓弧高的平分線上〔見參考圖例1〕。⑵、作機構運動簡圖。選取長度比例尺μl(m/mm)，按表1-2所分配的加速度位置用粗線畫出機構運動簡圖。曲柄位置的作法如圖1-2；取滑塊5在下極限時所對應的曲柄位置為起始位置1，按轉向將曲柄圓周十二等分，得12個曲柄位置，位置5對應于滑塊5處于上極限位置。再作出開場切削和終止切削所對應的5ˊ和12ˊ兩位置。圖1-2曲柄位置圖⑶、作滑塊的運動線圖。為了能直接從機構運動簡圖上量取滑塊位移，取位移比例尺μs=μl，根據(jù)機構及滑塊5上C點的各對應位置，作出滑塊的運動線圖sc(t)、然后根據(jù)sc(t)線圖用圖解微分法〔弦線法〕作滑塊的速度vc(t)線圖〔圖1-2〕，并將其結果與4〕相對運動圖解法的結果比擬。圖1-2用圖解微分法求滑塊的位移與速度線圖⑷、用相對運動圖解法作速度、加速度多邊形。選取速度比例尺μv[(m·s-1)/mm]和加速度比例尺μa[(m·s-2)/mm]，作該位置的速度和加速度多邊形〔見圖1-3〕。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〕速度圖b〕加速度圖圖1-3位置7的速度與加速度圖2、導桿機構的動態(tài)靜力分析各構件重力G及其對重心軸的轉動慣量Js、阻力線圖〔圖1－1〕及已得出的機構尺寸、速度和加速度。⑴、繪制機構的力分析圖〔圖1-4〕。力分析的方法請參考"機械原理"教材各構件重力G及其對重心軸的轉動慣量Js、阻力線圖〔圖1－1〕及已得出的機構尺寸、速度和加速度，求出等效構件1的等效阻力矩Mr?！沧⒁猓涸谇邢魇键c與切削終點等效阻力矩應有雙值〕⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線圖〔圖1-4〕圖1-4等效阻力矩Mr和阻力功Ar的曲線圖利用圖解積分法對Mr進展積分求出Ar-φ曲線圖，假設驅動力矩Md為恒定，由于插床機構在一個運動循環(huán)周期做功相等，所以驅動力矩在一個周期的做功曲線為一斜直線并且與Ar曲線的終點相交如圖1-4中Ad所示，根據(jù)導數(shù)關系可以求出Md曲線〔為一水平直線〕。⑶、作動能增量△Ｅ―φ線。取比例尺μＥ＝μＡ＝ＫμφμＭ〔Ｊ／mm〕，動能變化△Ｅ＝Ａd－Ａr，其值可直接由圖1-4上Ａd〔φ〕與Ａr〔φ〕曲線對應縱坐標線段相減得到，由此可作出動能變化曲線Ad與Ar相減的曲線圖〔如圖1-5〕。圖1-5作動能增量△Ｅ―φ線圖3、用解析法較好機構運動分析的動態(tài)靜力分析結果⑴、圖解微分法下面以圖1-6為例來說明圖解微分法的作圖步驟,圖1-6為某一位移線圖,曲線上任一點的速度可表示為:圖1-6位移線圖其中dy和dx為s=s(t)線圖中代表微小位移ds和微小時間dt的線段,α為曲線s=s(t)在所研究位置處切線的傾角。上式說明,曲線在每一位置處的速度v與曲線在該點處的斜率成正比,即v∝tgα,為了用線段來表示速度,引入極距K(mm),那么式中μv為速度比例尺,μv=μs/μtK(m/s/mm)。該式說明當K為直角三角形中α角的相鄰直角邊時,(Ktgα)為角α的對邊。由此可知,在曲線的各個位置,其速度v與以K為底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線在所研究點處的切線的直角三角形的對邊高度(Ktgα)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù),按此便可由位移線圖作得速度線圖(v-v(t)曲線),作圖過程如下:先建立速度線圖的坐標系v=v(t)(圖1-7a),其中分別以μv和μt作為v軸和t軸的比例尺,然后沿軸向左延長至o點,o0=K(mm),距離K稱為極距,點o為極點。過o點作s=s(t)曲線(圖1-6)上各位置切線的平行線o1"、o2"、o3"...等,在縱坐標軸上截得線段01"、02"、03"...等。由前面分析可知,這些線段分別表示曲線在2'、3'、4'...等位置時的速度,從而很容易畫出位移曲線的速度曲線(圖1-7a)。圖1-7.速度線圖a)切線作圖b)弦線作圖上述圖解微分法稱為切線法。該法要求在曲線的任意位置處很準確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實際上常用"弦線〞代替"切線〞，即采用所謂弦線法,作圖方便且能滿足要求,現(xiàn)表達如下:依次連接圖1-6中s=s(t)曲線上相鄰兩點,可得弦線1'2'、2'3'、3'4'...等,它們與相應區(qū)間位移曲線上某點的切線平行。當區(qū)間足夠小時,該點可近似認為在該區(qū)間(例2,3)中點的垂直線上。因此我們可以這樣來作速度曲線:如圖1-7b所示,按上述切線法建立坐標系v=v(t)并取定極距K及極點o,從o點作輻射線o1'、o2'、o3'、o4'...等,使分別平行于弦線01'、1'2'、2'3'、3'4'...并交縱坐標軸于1"、2"、3"...等點。然后將對應坐標點投影相交,得到一個個小矩形(例圖1-7b中矩形22"33"),那么過各矩形上底中點(例圖1-7b中e,f點等)的光滑曲線,即為所求位移曲線的速度線圖(v=v(t)曲線)。⑵、圖解積分法圖解積分法為圖解微分法的逆過程。取極距Ｋ〔mm〕，用圖解積分法由力矩Ｍr―φ曲線求得力矩所做的功Ａr―φ曲線〔圖1-4〕。由于其中故?。羠―φ曲線縱坐標比例尺求Ａr的理論依據(jù)如下：4、飛輪設計計算飛輪的轉動慣量JF機器運轉的速度不均勻系數(shù)δ，機器在曲柄軸1上轉速n1，在圖1-5中，ΔE的最大和最小值，即ωmax和ωmin位置，對應縱坐標ΔEmax和ΔEmin之間的距離gf，那么所以JF為：所求飛輪轉動慣量為：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.7771187.114175.387738.188625、凸輪機構設計1、等加速等減速2、余弦3、正弦4、五次多項式回程運動規(guī)律：修正后的等速回程取正弦加速度加速階段〔〕：等速階段正弦加速度減速階段〔〕：6、齒輪機構設計z1=14，z2=41，m=8,α=20o所以D1112D2328Db1105.28Db2308.32Ha18Ha28Hf110Hf210Da1128Da2344Df192Df2308p25.12p25.12s12.56s12.56Pb123.61Pb223.61a220a220三、感想與體會通過這段時間的設計，我受益匪淺，不僅在學問方面有所提高，而且在為人處事方面有了更多的認識。當我們遇到一個問題時，首先不能畏懼，而是要對自己有信心，相信通過自己的努力一定能解決的。就象人們常說的在戰(zhàn)略上藐視它。但是在戰(zhàn)術上的重視它。通過慎重的考慮認真的分析，腳踏實地去完成它，克制重重困難，當你成功實現(xiàn)目標時，那種成就感一定會成為你成長的動力。這次設計的題目是插床。主要是確定機械傳動的方案，通過導桿機構到飛輪設計，再到凸輪機構和齒輪機構設計，帶動棘輪傳動，再傳到工作臺，從而使工作臺進展間歇進給運動，使刀具能平安的進展切削。這次設計課程不僅讓我加深了對機械原理理論課程的理解和認識，更培養(yǎng)了我用理論知識去解決實際問題的能力。也許我的這種方案不是很好的方