《张晓磊-11431178(8-29-4)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张晓磊-11431178(8-29-4)（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成 绩 大 连 大 学 机械原理课程设计题 目：插 床 机 （ 8-29-4 ） 姓 名： 张晓磊 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 1 1 4 3 1 1 7 8 班 级： 机 英 114 指导教师：郑 双 阳 机械工程学院 2013/6/18机械原理课程设计插床机械设计 目录： 1、题目设计与要求. 21.设计题目. 22.插床简介. 23.设计数据. 24.设计要求. 35.执行任务 2、工作原理及功能分解. 31.工作原理. 32.功能分解. 4 三、机构的选择. 4 四、机构运动方案简图. 6 五、传动比的分配. 7 六、机械系统运动循环图. 8 7、机械传动机构和执行机构
2、的设计及尺寸计算. 81.带传动计算. 82.齿轮传动计算. 93.曲柄导杆机构设计尺寸及计算. 94.不完全齿轮设计. 135.凸轮设计. 13 8、注意事项. 19 9、设计心得. 20 10、主要参考资料. 211、题目 1. 设计题目 插床机械设计 2.插床简介插床利用插刀的竖直往复运动插削键槽和型孔的机床。插床一 般用于插削单件、小批生产的工件，有普通插床、键槽插床、龙门 插床和移动式插床等几种。普通插床 (见图)的滑枕带着刀架作上下 往复的主运动,装有工件的圆工作台可利用上、下滑座作纵向、横向 和回转进给运动（见机床） 。键槽插床的工作台与床身联成一体，工 件安装在工作台上。从床身
3、穿过工件孔向上伸出的刀杆，带着插刀 一边作上下往复的主运动，一边作断续进给运动。它的特点是工件 安装不象普通插床那样受到立柱的限制，故适于加工大型零件（如 螺旋桨）孔中的键槽。 3.原始数据 4.设计要求电动机轴与曲柄轴O2平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载 荷有轻微冲击，允许曲柄2转速偏差为5%。要求导杆机构的最小 传动角不得小于60，凸轮机构的最大压力角应在许用值之内 ，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等加速、等减速运动，执行 机构的传动效率按0.95计算，系统有过载保护，按最小批量生产规 模设计。 5.设计任务 1）完成各执行机构的选型与设计计算，选择原动机，拟定机械传动 方案，
4、确定各级传动比，画出机构运动简图及机械系统传动方案设 计图；2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的工作循环图 ； 3）对主执行机构用解析法进行运动分析，用相对运动图解法对其中 的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出插刀位移线图， 速度线图和加速度线图； 4）用图解法对主执行机构的一个位置进行动态静力分析； 5）用解析法对控制工作台横向进给的凸轮机构进行运动分析； 6）用图解法绘制控制工作台横向进给的凸轮机构的位移曲线及凸轮 轮廓曲线； 7）根据机电液一体化策略和现代控制（包括计算机控制）理论， 大胆提出一种或一种以上与该机现有传统设计不同的创新设计方案 。 2、工作原理及功能
5、分解 1.工作原理 插床是一种用于加工键槽、花键槽、异形槽和各种异性表面的 金属切削机床。如图（1）所示装有插刀的滑枕沿铅垂方向(也可调 有一定倾角)作往复直线主切削运动。工件装夹在工作台上，工作台 可作前后、左右和圆周方向的间歇进给运动。进给运动可手动，也 可机动但彼此独立。进给运动必须与主切削运动协调，即插刀插削 时严禁进给，插刀返回时进给运动开始进行，并于插刀重新切人工 件之前完成复位。插床的主切削运动的行程长度、往复运动速度以 及进给量大小等均应手动可调。 2.功能分解1）夹紧工件动作 2）工作台进行圆周方向的间歇进给运动 3）装有插刀的滑枕沿铅垂方向(也可调有一定倾角)作 具有急回特
6、性的往复直线主切削运动，插削工件形成各 种槽等自己需要的形状。 3机构的选择 机构组合 1.方案一 该方案如图 11由两个 四杆机构组 成。使 ba, 构件 1、2、3、6便构成摆动导杆机构，基本 参数为 b/a=。构件 3、4、5、6构成摇杆滑块机构。 方案特点如下： 1）是一种平面连杆机构，结构简单，加工方便，能承受 功能 执行构件 工艺动作 执行机构 插削 成形 插刀 直线往复运动（具 有急回特性） 导杆机构 工 作换 位 工作台 前后，左右方向的 进给运动和间歇性 转动 凸轮机构 棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮较大载荷。 2).具有急回作用，其行程速比系数 K=(180+)/(180-
7、) , 而=arcsin(1/)。只要正确选择，即可满足行 程速比系数 k的要求。 3).滑块的行程 H=2LCDsin(/2)， 已经确定，因此只需 选择摇杆 CD 的长度，即可满足行程 H 的要求。 4). 曲柄主动，构件 2与 3之间的传动角始终为 90。摇 杆滑块机构中，当 E 点的轨迹位于 D 点所作圆弧高度的 平均线上时，构件 4与 5之间有较大的传动角。此方案加 工简单，占用面积比较小，传动性能好。 5).工作行程中，能使插刀的速度比较慢，而且变化平缓， 符合切削要求。 2.方案二 该方案如图 12将方案 I中的连杆 4与滑块 5的转动副 变为移动副，并将连杆 4变为滑块 4。即
8、得方案 II，故该 方案具备第一方案的特点以外，因构件 4与 5间的传动角 也始终为 090，所以受力更好，结构也更加紧凑。方案特点如下： 1）计算得到行程速比系数 K=2，且最大压力角为 14.5。 2）方案使用了凸轮机构，具有容易达到预期的运动规律、 响应快速、机构简单紧凑的优点。 3.方案三 此方案如图 13为偏置曲柄滑块机构，机构的基本尺寸为 a、b、e。方案特点如下： (1).是四杆机构，结构较前述方案简单。 (2). 因极位夹角=arccose/(a+b)-arccose/(b-a)，故具有 急回作用，但急回作用不明显。增大 a 和 e 或减小 b。均 能使 k增大到所需值，但增大
9、 e 或减小 b会使滑块速度变 化剧烈，最大速度、加速度和动载荷增加，且使最小传动 角min 减小，传动性能变坏。 从以上 3个方案的比较中可知，为了实现给定的插床 运动要求，以采用方案 II较宜。 4机械运动方案简图 根据机构的选择，按已选定的两个执行机构形式和机械的 传动系统画出机械运动方案简图。如图所示，其中包括了 一个导杆插削机构和皮带传动机构，工作台的不完全齿轮间歇旋转机构。 5机械传动比由等效构件（曲柄1）上所需平均功率：p=1/T*2p 联立 T *j=1/36T，带入数据，计算可得到：平均功率 P=751.8974 设减速机构中齿轮传动效率 n=0.95；带动效率 n=0.9；
10、查 机械设计手册传动机性能如下： 由于电机的转速太大，我们需要设计减速机构使得机构能正常运行，在此我 们使用二级减速。 依据减速机构传动比=额定转速/曲柄转速，则 i=n 电机/n 曲柄=900/80=11.25 在减速机构中，我们使用一个齿轮减速和一个带传动配合 减速，其具体设计 的传动比如下： 二级减速的传动比表 传动比 11.25 齿轮传动比 5 带传动比 6 6机械系统运动循环图 （1）首先确定执行机构的运功循环时间 T，在此选取曲 柄导杆机构作为插床的执行机构。曲柄旋转一周插头就往 复运动一次即一个运动循环。T=60/n=60/30=2s （2）确定组成运动循环的各个区段，插床机械的运动循 环由两段组成，即插刀进给的工作行程及退回时的空回行 程。 （3）确定执行机构各个区段的运动时间及相应的分配轴 转角。插床的运动循环为 T=t 工件+t 空回=1.2+0.8=2s （4）根据以上数据绘制机构的运动循环图 分配轴转角 0 306090120150180210240 270
