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1、.第二章第二章插床主体机构尺寸综合设计插床主体机构尺寸综合设计机构简图如下：O1O2=150mm，BC / BO21，行程 H=100mm，行程比系数 K=2，根据以上信息确定曲柄O1A, BC,BO2长度，以及O2到 YY 轴的距离1.1.O1A长度确实定长度确实定图 1 极限位置-优选.由K (1800)/(1800)，得极为夹角： 600，首先做出曲柄的运动轨迹，以O1为圆心，O1A为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当O2A转到O2A1，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当O2A转到O2A2，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到O2A1与O2A2得夹角即为极为夹角 6
2、00。由几何关系知，A1O1O2 A2O1O2，于是可得，A1O1O2 A2O1O2 600。由几何关系可得：O1A1 cosO1O2代入数据，O1O2=150mm， 600，得O1A 75mm即曲柄长度为曲柄长度为 7575mm2.杆杆BC、BO2的长度确实定的长度确实定图 2 杆 BC，BO2长度确定由图 2 知道，刀具处于上极限位置C2和下极限位置C1时，C1C2长度即为最大行程H=100mm，即有C1C2=100mm。-优选.在确定曲柄长度过程中，我们得到A1O1O2 A2O1O2 600，那么可得到B1O2B2 600，那么可知道三角形B1B2O2等边三角形。又有几何关系知道四边形B
3、1B2C2C1是平行四边形，那么B2B1 C2C1，又上面讨论知B1B2O2为 等 边 三 角 形 ， 于 是 有B1O2 B2B1， 那 么 可 得 到B2O2100mm, 即BO2100mm又BC / BO21，于是可得到BC BO2100mm即杆即杆BC, BO2的的 100mm100mm。3.3.O2到到 YYYY 轴的距离确实定轴的距离确实定B1图 3O2到 YY 轴的距离有图我们看到，YY 轴由y1y1移动到y3y3过程中，同一点的压力角先减小，后又增大，那么在中间某处必有一个最正确位置，使得每个位置的压力角最正确。考虑两个位置：-优选.1 当 YY 轴与圆弧B2B1刚相接触时，即
4、图 3 中左边的那条点化线，与圆弧B2B1相切与 B1点时，当 B 点转到B2,B1，将会出现最大压力角。角为了使每一点的压力角都为最正确， 我们可以选取 YY 轴通过 CB1 中点 C 点为O2B1与B2B1得交点 。又几何关系知道：2.当 YY 轴与B2B1重合时， 即图中右边的那条点化线时， B 点转到 B1 时将出现最大压力l O2B cosB2O2C (O2B2 O2B cosB2O2C)/2由上面的讨论容易知道B2O2C 300，再代入其他数据，得：l 93.3mm即O2到到 YYYY 轴的距离为轴的距离为 93.3mm93.3mm综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取
5、1:1 的是比例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。第三章第三章插床切削主体机构及函数曲线分析插床切削主体机构及函数曲线分析主体机构图见第一图。w 60r/m，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175O1 1位移位移2 2速度速度在 1：1 的根底上，量的位移为 79.5mm。 ，即 曲柄转过 175时位移为 79.5mm。-优选.由从图中可知，VA2与O1A垂直，VA3A2与O2A平行，VA3与O2A垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得大小方向vA3?vA3A2?vA2其中，VA2是滑块 上与 A 点重合的点的
6、速度，VA3A2是杆 AOB 上与 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。又由图知，vB与O2B垂直，vCB与 BC 垂直，vC与 YY 轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：大小方向vC?vBvCB?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。又 B 点是杆件 3 上的一点， ， 杆件 3 围绕O2转动， 且 B 点和杆件与 A 点重合的点在O2的两侧，于是可得：O BvB O2AvA323由图量的O2A3 220mm,那么可到vB100vA3220由可得vA2 wO1A 275 471mm/s，规
7、定选取比例尺u 15mms1/mm，那么可的矢量图如下：-优选.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/s。3 3加速度加速度由理论力学知识可得矢量方程：A3大小方向?？A2kA3A2rA3A2？其中，A2是滑块上与 A 点重合点的加速度，A2=2O1A4 475 2957.88mm/s2，kk方向由A4指向O1；是科氏加速度，AA3A23A223vA3A21080mm/s2r其中vA3,vA3A2大小均从速度多边形中量得 ， q 方向垂直O2A4向下；A3A2是A4相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与O2A4
8、平行；n是 C 点相对于 B 点转动的向心加速A3A22/ BC 993.43mm/ s2,方向过由 C 指向 B；t度，n=vCB是 C 点相对于 B 点转动A3O2A3O2-优选.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A3。B 时杆 AOB 上的一点，构 AOB 围绕O2转动，又A4与 B 点在O2的两侧，由tR,n2R是 角加速度可得O2B BO AA323量出O2A4那么可得到B的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；c大小方向其中，B?nCBtCB?B在上一步小方向都能求得；nCB是 C 相对于 B 点转动的向心加速度n2tCB vBC/ BC 36mm/
9、s2，方向由 C 点指向 B 点；CB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，从而可得到C 点，即插刀的加速度。取比例尺u 36mms2/mm，可得加速度矢量图如下：-优选.最后由直尺量的ac长度为 12mm，于是，可得ac 0.432m/s2当 355O1 1位移位移在 1：1 的根底上，滑块的位移为 1.5mm。 ，即 曲柄转过 355时位移为 1.5mm。2 2速度速度由从图中可知，VA2与O1A垂直，VA3A2与O2A平行，VA3与O2A垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得大小方向vA3?vA3A2?vA2其中，VA2是滑块 上与 A
10、点重合的点的速度，VA3A2是杆 AOB 上与 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。-优选.又由图知，vB与O2B垂直，vCB与 BC 垂直，vC与 YY 轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：大小方向vC?vBvCB?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。又 B 点是杆件 3 上的一点， ， 杆件 3 围绕O2转动， 且 B 点和杆件与 A 点重合的点在O2的两侧，于是可得：O BvB O2AvA323由图量的O2A5 123.5mm,那么可到vB100vA 3123 .5由可得vA2 wO
11、1A 275 471mm/s，规定选取比例尺u 10ms1/mm，那么可的矢量图如下：-优选.最后量出代表vC的矢量长度为 2.16mm,于是，可得：vC 0.0216m/s即曲柄转过 355时，插刀的速度为0.0216m/s方向沿 YY 轴向上。3 3加速度加速度由理论力学知识可得矢量方程：A3大小方向?？A2kA3A2rA3A2？其中，A2为滑块上与 A 点重合点的加速度，A2=2O1A2 475 2957.88mm/s2，方向由A5指向O1；kA3A2是哥A3氏加速度，kA23vA3A22vA3vA3A2/O2A5其中v3A2,vA3A2大小均从速度多边形r中量得 ，方向垂直O2A5向下
12、；A3A2是A3相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与O2A5平行。 B 是杆 AOB 上的一点，杆AOB 围绕O2转动，又A5与 B5 点在O2的两侧，由-优选.tR,n2R是 角加速度可得O B5B O2A5A32量出O2A5那么可得到B的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；c大小方向其中，B?nCBtCB?B在上一步小方向都能求得；nCB是 C 相对于 B 点转动的向心加速度n2tCB vBC/ B5C5 1.44mm/ s2，方向由 C 点指向 B 点；CB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，从而可得到C 点，即插刀的加速度。取比例尺u
13、 50ms2/mm，可得加速度矢量图如下-优选.代入数据可得：ac3.04m/s2所有数据详见第四章表格2.凸轮机构的设计凸轮摆杆行程角为=150，摆杆长度 LO4D=125mm，算出凸轮的最大推程为 L=32mm，如下列图所示；凸轮推程运动规律为等加速等减速，回程运动规律为等速。画出凸轮的运动规律图，如下列图所示；凸轮的基圆半径rb=50mm，结合参数利用反转法画出凸轮的理论轮廓线，并描出实际轮廓线，作图尺寸比例为 1/2(mm/mm)：作图步骤：1）画出基圆 O1，再画出以摆杆长度 LO4D为半径的圆 O2与基圆同圆心；2）利用反转法在圆 O2转过 900四等分，分别以各等分点为圆心，以摆
14、杆长度LO4D为半径各画一段弧分别与基圆相交四个点，然后在凸轮运动规律图上对应的等分点上量取尺寸，并以此尺寸为半径，以与基圆相交的点位圆心画弧，两圆弧相交一点即为所要求的点。同理画出回程时的凸轮运动轨迹；3）选取滚子半径rg，画出凸轮的实际廓线。如下列图：-优选.齿轮机构的设计齿轮机构的设计：z1=14 z2=70 m=10=20ha*=1c*=0.251) 确定变位系数对于变位齿轮， 为有利于强度的提高， 小齿轮采用正变位， 大齿轮采用负变位， ，使大小齿轮的强度趋于接近，从而使齿轮承载能力提高。X1min=ha*X2min=h*aZmin ZminZmin Zmin=0=-4那么取 X1=
15、0 X2=0 (满足 X2 X2min)2)确定中心距变动系数 y 及齿顶高降低系数y X1=0 X2=0 那么是标准齿轮传动，即 y=0 y=03变位齿轮的几何尺寸公式 d=d = zm=*ha=ham齿轮 1140 2010-优选齿轮 2700 2010.*+c*)mhf=(ha12.516011528012.5720675da=d+2hadf=d-2hfa=(d2-d1)/2机构的动态静力分析齿轮机构的设计G4G6NPmaxJS4Z1Z2mKgm28016026001.1414701020. . 凸轮廓线的绘制凸轮廓线的绘制: :选定角度比例尺,作出摆杆的角位移曲线,如图 3-3(b)所
16、示,将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成假设干等分.选定长度比例尺,作以O为圆心以OB=r0为半径的基圆;以O为圆心,以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆.自 A 点开场沿-方向把机架圆分成与图 3-3(b)中横坐标相应的区间和等分,得点A1, A2, A3.,再以A1, A2, A3.为圆心,以 AB=L 为半径作弧与基圆交于点B1,B2,B3.,得线段A1B1, A2B2, A3B3.-优选.自线段A1B1, A2B2, A3B3.开场,分别作1,2,3.,使它们分别等于图3-3(b)中对应的角位移,得线段A1B1, A2B2, A3B3.将点A1B1, A2B2, A3B3.
17、连成光滑曲线,它就是所求理论轮廓线.实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出.如图 3-3(a)所示.三、具体要求插床是用于加工各种外平面、成形外表，特别是键槽和带有棱角的孔等的机床如图1 所示 ，数据如下表参考图 2 。参数nrHmm100LO1O2mm150C1mm120C2mm50C3mm50C4mm120G3N160G5N320JS3Kgm2QNK20.05单位rpm数据600.141000另：lBC/lBO2=1,工作台每次进给量 0.5mm，刀具受力情况参考图 2。机床外形尺寸及各部份联系尺寸如图 1 所示其中：l1=1600，l2=1200,l3=740,l4=640,l5=58
18、0,l6=560,l7=200,l8=320,l9=150,l10=360,l11=1200,单位均为 mm，其余尺寸自定。-优选.所有数据详见第四章表格第四章第四章 重要数据及函数曲线分析重要数据及函数曲线分析S,V,a数据表速度角度位移 Smm)加速度71.5143214285.9358429.94910.55615.56319.57023.57725843091319837.5105411124511948.1V(m/s)0.0030.0550.08250.1150.1250.1360.140.150.1550.160.180.1920.2010.2070.2100.2120.22-优选
19、(m/s2)2.0521.961.951.81.651.51.11.00.850.770.630.550.150.09-0.02-0.024.126551335714060.214766.115468.9161731687617579.51808318785194902019220892.5215952229822998.52369924399250982579726492.5271900.2120.2050.2010.20.1960.190.180.1740.1720.170.1400.130.1260.0930.0730.050.03-0.03-0.07-0.16-0.25-0.274-优
20、选-0.065-0.12-0.23-0.32-0.36-0.39-0.4-0.432-0.45-0.59-0.7-0.79-0.9-1.04-1.5-1.9-2.125-2.6-3.14-3.3-4.1-5.12.27828529229930631332032733434134835536083.5736654.241.528.217.912.58.132.61.50-0.383-0.52-0.574-0.62-0.61-0.44-0.43-0.3-0.23-0.13-0.029-0.02160-5.1-4.9-1.74-0.443.64.75.25.475.53.953.733.042.25
21、1 1、S()图的分析：图的分析：-优选.随着曲柄O1A,逆时针转动角度的增大，滑块 C 位移由 0 开场增大，大约在 240 度时到达最大，然后开场减少，易知滑块 C 进程与回程时，曲柄O1A,转动的角度并不相等，这说明了曲柄O1A,转动时存在急回运动。2 2、V()图的分析图的分析：随着曲柄O1A,逆时针转动角度的增大，即的增加，速度 V 正向增大，大约在 120 度时到达最大，然后呈现下降趋势，在240 度时下降为 0，说明位移以增大到最大，即滑块C到达最下端，由曲线看出，滑块 C 的正向平均速度比负向平均速度小，进一步说明了急回运动的存在。进程时，速度比拟小，更有利于进刀；回程时，速度
22、较快，有利于提高工作效率，充分证明了此机构设计的合理性。下面对特殊点作一下分析：转角为 0 度时，V=0;曲柄转动至 120 度，正向速度到达最大值 0.22m/s，此时滑块 C 具有最大速度，当曲柄继续转动至 240 度时正向速度减少至 0，此时由速度是位移的变化率可知，其位移到达最大值。当曲柄继续转动时，滑块 C 速度反向，变为负向速度，随着转角增大而增大，曲柄转至 240 度，速度到达负向最大值 0.63m/s之后，当滑块继续由摇杆带动时，却曲柄由 300 度转至 360 度时，其速度由负向最大值变-优选.为 0.3 3、a()图的分析：图的分析：随着曲柄O1A,逆时针转动角度的增大，滑
23、块 C 先向下作加速运动，但加速度越来越小，但是加速度越来越小，然后反向增大知道位移到达最大，接着滑块进入空回程，由于存在急回运动，加速度迅速正向增大，到达最大后又开场减小，直到滑块 C 进入工作行程。下面对一些特殊点进展分析：进程时，滑块 C 具有正向加速度，由 2.2 开场减少，在102 度时到达 0，当角度继续增大时，加速度反向增大，大约在240 度时滑块位移到达最大值，但是加速度还是在反向增大，而且增长率明显比前段更大，当角度到达 270 度时加速度增大到 5.2m/s2 时到达峰值，开场减少，在 300 度左右是到达 0，然后正向增长，说明了滑块将要向上减速运动，最后回到 0 位移，
24、然后往复运动。我们可以看出，在 0 至 240度区间，加速度都很平缓，而在 240 至 360 度，加速度变化很快，都说明了急回运动的存在。-优选.第六章第六章总结总结通过这段时间的设计，我受益匪浅，不仅在学问方面有所提高，而且在为人处事方面有了更多的认识。当我们遇到一个问题时，首先不能畏惧，而是要对自己有信心，相信通过自己的努力一定能解决的。就象人们常说的在战略上藐视它。但是在战术上的重视它。通过慎重的考虑认真的分析，脚踏实地去完成它，克制重重困难，当你成功实现目标时，那种成就感一定会成为你成长的动力。这次设计的题目是插床。主要是确定机械传动的方案，通过凸轮机构到回杆机构，回杆平行机构带动棘
25、轮传动，再传到工作台，从而使工作台进展间歇进给运动，使刀具能平安的进展切削。这次设计课程不仅让我加深了对机械原理理论课程的理解和认识，更培养了我用理论知识去解决实际问题的能力。也许我的这种方案不是很好的方案，但它解决了工作台间隙进给运动的问题。作为初次接触设计的我，对未来的设计充满了信心。我希望学校多开设这类的设计课程，不仅帮助我们理解理论知识，更重要的是让我们学会用理论知识解决实际问题，帮助我们把理论知识转化成一种能力，让我们更容易解决问题。1.稳固理论知识，并应用于解决实际工程问题；2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念；3.进展计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规以及使用经历数据的能力训练。-优选
