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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：一、 题目设计与要求. 2 1.设计题目. 2 2.插床简介. 2 3.设计数据. 2 4.设计要求. 3 5.执行任务二、 工作原理及功能分解. 3 1.工作原理. 3 2.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. 8七、 机械传动机构和执行机构的设计及尺
2、寸计算. 8 1.带传动计算. 8 2.齿轮传动计算. 9 3.曲柄导杆机构设计尺寸及计算. 9 4.不完全齿轮设计. 13 5.凸轮设计. 13八、 注意事项. 19九、 设计心得. 20十、 主要参考资料. 21一、 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。从床身穿过工件孔向上伸出
3、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，确定各级传动比，画出机构运动简图及机
4、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。二、 工作原理及功能分解1.工作原理插床是一种用于加工键槽、花键槽
5、、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。三 机构的
6、选择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=l。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，能承受较大载荷。2).具有急回作用，其行程速比系数K=(180+)/(180-)=+-,而=arcsin(1/)ql=。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
7、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
8、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。四 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
9、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。五 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；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6六 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
