機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-插床設(shè)計(jì)

長(zhǎng)江學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械與電子工程學(xué)院專業(yè)：班級(jí)：設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：2016年7月1日目錄題目及設(shè)計(jì)要求 21機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 22設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3二、插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟 41、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 4⑴、設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 4⑵、作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 4⑶、作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。 4⑷、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作速度、加速度多邊形。 52、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 6⑴、繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖〔圖1-4〕。 6⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線圖 7⑶、作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線。 83、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果 9⑴、圖解微分法 9⑵、圖解積分法 124、飛輪設(shè)計(jì) 125、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 146、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17三、感想與體會(huì) 19四、參考文獻(xiàn) 20題目及設(shè)計(jì)要求1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介插床是一種用于工件內(nèi)外表切削加工的機(jī)床，也是常用的機(jī)械加工設(shè)備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖1為某插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖。該插床主要由帶轉(zhuǎn)動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)減速后帶動(dòng)曲柄1回轉(zhuǎn)，再通過(guò)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1－2－3－4－5－6，使裝有刀具的滑塊沿道路y－y作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng)。為了縮短空程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸O2上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件O4D和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)〔圖中未畫(huà)出〕來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了減小機(jī)器的速度波動(dòng)，在曲柄軸O2上安裝一調(diào)速飛輪。為了縮短空回行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)，圖2為阻力線圖。圖2圖12設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)二、插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟1、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析⑴、設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。按數(shù)據(jù)確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的各未知參數(shù)，其中滑塊5導(dǎo)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(lái)確定，即y-y應(yīng)位于B點(diǎn)所畫(huà)圓弧高的平分線上〔見(jiàn)參考圖例1〕。⑵、作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。選取長(zhǎng)度比例尺μl(m/mm)，按表1-2所分配的加速度位置用粗線畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。曲柄位置的作法如圖1-2；取滑塊5在下極限時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得12個(gè)曲柄位置，位置5對(duì)應(yīng)于滑塊5處于上極限位置。再作出開(kāi)始切削和終止切削所對(duì)應(yīng)的5ˊ和12ˊ兩位置。圖1-2曲柄位置圖⑶、作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上量取滑塊位移，取位移比例尺μs=μl，根據(jù)機(jī)構(gòu)及滑塊5上C點(diǎn)的各對(duì)應(yīng)位置，作出滑塊的運(yùn)動(dòng)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(jié)果與4〕相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法的結(jié)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(jiàn)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(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、阻力線圖〔圖1－1〕及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度。⑴、繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖〔圖1-4〕。力分析的方法請(qǐng)參考《機(jī)械原理》教材各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、阻力線圖〔圖1－1〕及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度，求出等效構(gòu)件1的等效阻力矩Mr?！沧⒁猓涸谇邢魇键c(diǎn)與切削終點(diǎn)等效阻力矩應(yīng)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(duì)Mr進(jìn)行積分求出Ar-φ曲線圖，假設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩Md為恒定，由于插床機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期內(nèi)做功相等，所以驅(qū)動(dòng)力矩在一個(gè)周期內(nèi)的做功曲線為一斜直線并且與Ar曲線的終點(diǎn)相交如圖1-4中Ad所示，根據(jù)導(dǎo)數(shù)關(guān)系可以求出Md曲線〔為一水平直線〕。⑶、作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線。取比例尺μＥ＝μＡ＝ＫμφμＭ〔Ｊ／mm〕，動(dòng)能變化△Ｅ＝Ａd－Ａr，其值可直接由圖1-4上Ａd〔φ〕與Ａr〔φ〕曲線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線段相減得到，由此可作出動(dòng)能變化曲線Ad與Ar相減的曲線圖〔如圖1-5〕。圖1-5作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線圖3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果⑴、圖解微分法下面以圖1-6為例來(lái)說(shuō)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(diǎn)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(shí)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(shuō)明,曲線在每一位置處的速度v與曲線在該點(diǎn)處的斜率成正比,即v∝tgα,為了用線段來(lái)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(shuō)明當(dāng)K為直角三角形中α角的相鄰直角邊時(shí),(Ktgα)為角α的對(duì)邊。由此可知,在曲線的各個(gè)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(diǎn)處的切線的直角三角形的對(duì)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(guò)程如下:先建立速度線圖的坐標(biāo)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(zhǎng)至o點(diǎn),o0=K(mm),距離K稱為極距,點(diǎn)o為極點(diǎn)。過(guò)o點(diǎn)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(biāo)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(shí)的速度,從而很容易畫(huà)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(zhǔn)確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實(shí)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(dá)如下:依次連接圖1-6中s=s(t)曲線上相鄰兩點(diǎn),可得弦線1'2'、2'3'、3'4'...等,它們與相應(yīng)區(qū)間位移曲線上某點(diǎn)的切線平行。當(dāng)區(qū)間足夠小時(shí),該點(diǎn)可近似認(rèn)為在該區(qū)間(例2,3)中點(diǎn)的垂直線上。因此我們可以這樣來(lái)作速度曲線:如圖1-7b所示,按上述切線法建立坐標(biāo)系v=v(t)并取定極距K及極點(diǎn)o,從o點(diǎn)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(biāo)軸于1"、2"、3"...等點(diǎn)。然后將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交,得到一個(gè)個(gè)小矩形(例圖1-7b中矩形22"33"),那么過(guò)各矩形上底中點(diǎn)(例圖1-7b中e,f點(diǎn)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(guò)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〕。由于其中故取Ａr―φ曲線縱坐標(biāo)比例尺求Ａr的理論依據(jù)如下：4、飛輪設(shè)計(jì)計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)δ，機(jī)器在曲柄軸1上轉(zhuǎn)速n1，在圖1-5中，ΔE的最大和最小值，即ωmax和ωmin位置，對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)ΔEmax和ΔEmin之間的距離gf，那么所以JF為：所求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.7771187.114175.387738.188625、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、等加速等減速2、余弦3、正弦4、五次多項(xiàng)式回程運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)通過(guò)這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅在學(xué)問(wèn)方面有所提高，而且在為人處事方面有了更多的認(rèn)識(shí)。當(dāng)我們遇到一個(gè)問(wèn)題時(shí)，首先不能畏懼，而是要對(duì)自己有信心，相信通過(guò)自己的努力一定能解決的。就象人們常說(shuō)的在戰(zhàn)略上藐視它。但是在戰(zhàn)術(shù)上的重視它。通過(guò)慎重的考慮認(rèn)真的分析，腳踏實(shí)地去完成它，克服重重困難，當(dāng)你成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，那種成就感一定會(huì)成為你成長(zhǎng)的動(dòng)力。這次設(shè)計(jì)的題目是插床。主要是確定機(jī)械傳動(dòng)的方案，通過(guò)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)到飛輪設(shè)計(jì)，再到凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，帶動(dòng)棘輪傳動(dòng)，再傳到工作臺(tái)，從而使工作臺(tái)進(jìn)行間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使刀具能平安的進(jìn)行切削。這次設(shè)計(jì)課程不僅讓我加深了對(duì)機(jī)械原理理論課程的理解和認(rèn)識(shí)，更培養(yǎng)了我用理論知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題的能力。也許我的這種方案不是很好的方案，但它解決了工作臺(tái)間隙進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。作為初次接觸設(shè)計(jì)的我，對(duì)未來(lái)的設(shè)計(jì)充滿了信心。我希望學(xué)校多開(kāi)設(shè)這類(lèi)的設(shè)計(jì)課程，不僅幫助我們理解理論知識(shí)，更重要的