《插床机构课设》由会员分享，可在线阅读，更多相关《插床机构课设（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、插床机构课设机械原理课程 设计 任 务书学院名称： 北方科技学院专业：机械设计制造及其自动化（数控方向）年级：2010级学生姓名：王成文学号：B04211523指导教师：张奉禄课程设计的冃的插床传动系统方案设计及其运动分析机械原理课程设计是高等工科 院校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的 训练，其目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有 关实际问题的能力，使学生对于机械动力学与运动学的分析与设计有一较 完幣的概念主要内容1插床机构简介与设计数据插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为 其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传
2、动）带动曲柄2 转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路yy作往复运动，以实 现刀具的切削运动。刀具向下运动吋切削，在切削行程H中，前后各冇一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空冋行程, 无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具冇急回运动。刀具 与工作台Z间的进给运动，是由固结于轴02上的凸轮驱动摆动从动件 D0I8和英它有关机构（图中未画出）来完成的。插床机构由齿轮、导杆和 凸轮等组成，电动机经过减速装置，使曲柄转动，再通过导杆机构使装有刀 具的滑块沿导路yy作往复运动，以实现刀具切削运动，并耍求刀具有急 回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴0
3、2上的凸轮驱动 摆动从动杆和其它有关机构来完成的。如图所示为插床的图示2、插床机构的设计内容与步骤（1）导杆机构的设计与运动分析1）设计导杆机构。按已知数据确定导杆机构的各未知参数，其中滑 块5导路yy的位置可根据连杆4传力给滑块5的最有利条件来确定，即 yy应位于B点所画圆弧高的平分线上（见参考图例1）。2）作机构运动简图。选取长度比例尺ul（m/mm）,按表12所分配的 加速度位置用粗线画出机构运动简图。曲柄位置的作法如图取滑块5 在下极限吋所对应的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 削和终止切削所对应的5 和
4、12 两位置。共计14个机构位置，可以14 个学生为一组。3）作滑块的运动线图。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us=ul,根据机构及滑块5C点的各对应位置，作出滑块 的运动线图sc（t）、然后根据sc（t）线图用图解微分法（弦线法）作滑块的速 度vc(t)线图，并将其结果与4) 相对运动图解法的结果比较。用相对运动图解法作速度、加速度多边形。选取速度比例尺卩v(m s-l)/mm和加速度比例尺u a(m s-2)/mm,作该位置的速度和加速度多边形。求 vA vA=rcol其中3 1=2 n nl/60 (rad/s)列出向量方程，求vA3和aA3vA3=vA2+vA3
5、A2nt k raA3+aA3=aA2+aA3A2+aA3A2用速度影像法求vB和aB列出向量方程，求vC和aCvC=vB+vCBnt aC=aB+aCB+aCB(2)导杆机构的动态静力分析已知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量Js、阻力线图及已得出 的机构尺寸、速度和加速度。1) 绘制机构的力分析图。力分析的方法请参考机械原理教材已知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量Js、阻力线图及已得出 的机构尺寸、速度和加速度，求出等效构件1的等效阻力矩Mr。(注意: 在切削始点与切削终点等效阻力矩应冇双值)2) 选取力矩比例尺uM(N.mm/mm),绘制等效阻力矩Mr的曲线图利用图解积分法对Mr进行积
6、分求出Ar-4)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 一个周期内的做功曲线为一斜直线并且与Ar曲线的终点相交如图中Ad所 示，根据导数关系可以求出Md曲线(为一水平直线)。3) 作动能增量 图解微分法下面以图为例来说明图解微分法的作图步骤，图为某一位移线 图，曲线上任一点的速度可表示为：dsdt=|iSdy |itdx=|iS|itta na图1-6位移线图其中dy和dx为s二s(t)线图中代表微小位移ds和微小时间dt的线段，ci 为曲线s=s(t)在所研究位置处切线的倾角。上式表明，曲线在每一位置处的速度v与曲线在该点处的斜率成正比，
7、即v-tga,为了用线段来表示速度，引入极距K(mm)z则v=dsdt=|iSdyHtdx=piS itta na=S|itK?Ktana=iivKta n a式中uv为速度比例尺,u v = us/utK ( m/s/mm )。该式说明当K 为直角三角形中a角的相邻直角边时,(Ktgci )为角a的对边。由此可知，在曲 线的各个位置，其速度v与以K为底边，斜边平行于s二s(t)曲线在所研究点处 的切线的直角三角形的对边高度(Ktg a )成正比。该式正是图解微分法的理 论依据，按此便可由位移线图作得速度线图(vv(t)曲线)，作图过程如下：先建立速度线图的坐标系v二v(t)(图l-7a),其
8、中分别以U v和卩t作为v 轴和t轴的比例尺，然后沿轴向左延长至o点,。0二K(mm),距离K称为极距, 点o为极点。过o点作s=s( t)曲线(图16)上各位置切线的平行线oL、o2,f、 o3”等，在纵坐标轴上截得线段0匸、02 03”等。由前面分析可知，这些 线段分别表示曲线在2、3、4等位置时的速度，从而很 容易画出位移曲线的速度曲线(图l-7a)o图17.速度线图 a）切线作图 b）弦线作图上述图解微分法称为切线法。该法耍求在曲线的任意位置处很准确地 作出曲线的切线，这常常是非常困难的，因此实际上常用“弦线”代替“切 线”，即采用所谓弦线法，作图方便且能满足要求,现叙述如下：依次连接
9、图1-6中s =s（t）曲线上相邻两点，可得弦线12 23、34等，它们与相应区间位移曲线上某点的切线 平行。当区间足够小时，该点可近似认为在该区间（例2,3）中点的垂直线上。 因此我们可以这样来作速度曲线:如图l-7b所示，按上述切线法建立坐标系 v二v（t）并取定极距K及极点6从o点作辐射线ol、o2、o3、 o4等使分别平行于弦线 01、12 23、 34.并交纵坐标轴于1”、2”、3”等点。然后将对应坐标点投影 相交，得到一个个小矩形（例图l-7b中矩形22与35则过各矩形上底中点（例 图l-7b中巳f点等啲光滑曲线用为所求位移曲线的速度线图（v=v（t）曲线）。2、图解积分法图解积分
10、法为图解微分法的逆过程。取极距K （mm）,用图解积分法由力矩Mr-4）曲线求得力矩所做的 功Ar- 4）曲线（图1-4）o由于 M=dA/d?= P Ady/ P ?dx=H?KiA|i?K?Ktana=|iMKtana其中 U M=故取A r（t曲线纵坐标比例尺U A=K U ? U M求Ar的理论依据如下:2n 2n2nAr=?Mrd（|）=ni=l?My）i?dx=|iM|i?Kni 二 1?Kyndx U M H ?KSi=lyiK?xi=U M u ?KEta n a i?xi= u A Eta n a i?xi插床切削主体机构及函数曲线分析主体机构图见第一张图。已知w=60r/m
11、,逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速度，加速度向下为正，插刀处于上极限位置时位移为0.当?=1750（1）位移 在1： 1的基础上，量的位移为79.5mm。，即曲柄转过175时位移为79.5mm。（2）速度由己知从图中可知，VA2与01A垂直，VA3A2与02A平行，VA3与02A垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得vA3大小方向?VVA3A2?V+vA2VV其中，VA2是滑块 上与A点重合的点的速度，VA3A2是杆AOB 与A 点重合的点相对于滑块的速度，VA3是杆AOB上与A点重合的速度。乂由图知，vB与02B垂直，vCB与BC垂直，vC与YY轴平行，有理论力学
12、同一构件不同点的方法可得:vC大小方向?vvBvvCB? V其中，vC是C点，即插刀速度，vBC是C点相对于B点转动速度，vB 是B点速度。乂 B点是杆件3上的一点，杆件3围绕02转动,且B点和杆件与A 点重合的点在02的两侧，于是可得：vB由图量的O2A3二220mm,则可到二O2BO2A3vA3 vB=100220vA3由己知可得vA2=w?01A=2 n ?75471mm/s,规定选取比例尺u=15mm?s-l/mm,则可的矢量图如下：最后量出代表vC的矢量长度为12mm,于是，可得vC=0.174m/s即曲柄转过175。时，插刀的速度为0.174m/so(3)加速度由理论力学知识可得矢
13、量方程:aA3大小方向?aA2VV+aA3A2VVkaA3A2? Vr其中，a A2是滑块上与aA点重合点的加速度,A2 =co 2?O1A4=4 n ?752957.88mm/s2,方向由 A4 指向 02； a kkA3A2A3A2是科氏加速度，a=2? w3?vA3A21080mm/s2 （英中 vA3,vA3A2大小均r从速度多边形中量得），q方向垂直O2A4向下；a A3A2是A4相对于 滑块的加速度，大小位置，方向与O2A4平行；a度，an是C点相对于B点转动的向心加速A3A2nt22/BC993.43mm/s,方向过由C指向B； a =vCB是C点相对A3O2A3O2于B点转动的切向加速度，大小位置，方向垂直BC。次矢量方程可解， 从而得到a A3oB时杆AOB上的一点，构AOB围绕02转动，乂 A4与B点在02的两侧,由a t=P R,a n=2R （B是角加速度）可得 aB量出O2A4则可得到aBO2BO2A3 aA3的大小和方向乂由理论力学，结合图可得到;ac大小方向aBVVaCBVVnn+ aCB?V其中，a在上一步中大小方向都能求得；aCB是C相对于B点转动的 向心加速Btn22度a CB=vBC/BC36mm/s,方向由C点指向B点；aCB是C相对于B 点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。次矢量方程可解，从而
