机械原理课程设计2013

1、 详细设计：进行零、部件的工作能力计算，零件、部件设计满足详细设计：进行零、部件的工作能力计算，零件、部件设计满足运动学运动学/动力学要求；整机性能分析，满足强度、刚度、振动等要求；动力学要求；整机性能分析，满足强度、刚度、振动等要求； 零件结构形状要便于制造加工；零件结构形状要便于制造加工； 常用零件尽可能标准化、通用化、系列化；常用零件尽可能标准化、通用化、系列化； 总体设计还应满足人机工程、造型美学等方面的要求。总体设计还应满足人机工程、造型美学等方面的要求。执行系统的方案设计执行系统的方案设计执行系统方案评价与决策执行系统方案评价与决策执行系统协调设计执行系统协调设计执行机构选型设计执

2、行机构选型设计运动规律设计运动规律设计系统功能原理设计系统功能原理设计机构尺度设计机构尺度设计运动和动力分析运动和动力分析功能原理设计功能原理设计根据需要制定机械的总功能，根据需要制定机械的总功能，拟定实现总功能的工作原理拟定实现总功能的工作原理和技术手段，确定机械所要和技术手段，确定机械所要实现的工艺动作实现的工艺动作运动规律设计运动规律设计通过对工作原理所提出通过对工作原理所提出的工艺动作进行分解，的工艺动作进行分解，决定采用何种运动规律决定采用何种运动规律来实现工作原理来实现工作原理执行机构选型设计执行机构选型设计决定选择何决定选择何种机构实现种机构实现给定的运动给定的运动规律规律子系统

3、协调设计子系统协调设计执行机构尺寸设计执行机构尺寸设计根据工艺过程对各根据工艺过程对各动作的要求，分析动作的要求，分析各执行机构应当如各执行机构应当如何协调配合，设计何协调配合，设计出系统运动循环图出系统运动循环图确定各执行机确定各执行机构的运动尺寸，构的运动尺寸，绘制出各执行绘制出各执行机构的运动简机构的运动简图图运动和动力分析运动和动力分析检验执行系检验执行系统是否满足统是否满足运动要求和运动要求和动力性能方动力性能方面的要求面的要求方案评价与决策方案评价与决策对方案进行定性对方案进行定性评价和定量评价评价和定量评价并从中选出最佳并从中选出最佳设计方案设计方案s=4as=2aS4a 当所选

4、择的机构型式不能完全实现预期要求，或虽能实当所选择的机构型式不能完全实现预期要求，或虽能实现功能要求但存在着或结构较复杂、或运动精度不当和动现功能要求但存在着或结构较复杂、或运动精度不当和动力性能欠佳，可在常用机构中选择一种功能和原理与工作力性能欠佳，可在常用机构中选择一种功能和原理与工作要求相近的机构，在此基础上重新构筑机构的型式。要求相近的机构，在此基础上重新构筑机构的型式。复合式组合复合式组合反馈式组合反馈式组合并联式组合并联式组合串联式组合串联式组合输入输入输出输出子机构子机构II子机构子机构I后一级子机构的主动件为前一级子机构的一个连架杆。后一级子机构的主动件为前一级子机构的一个连架

5、杆。III51234 1 2 2）并联组合并联组合几个子机构共用同一个输入构件，而它们的输出运动又几个子机构共用同一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为1的机构系统的组合方式。的机构系统的组合方式。子机构子机构n 1子机构子机构III子机构子机构I子机构子机构II子子机机构构n输入输入输出输出直线电机直线电机襟翼襟翼直线电机直线电机某型飞机的襟翼操纵机构某型飞机的襟翼操纵机构 3 3）反馈式组合反馈式组合在机构组合系统中，其多自由度子机构的一个输入运在机构组合系统中，其多自由度子机构的一个输入运动

6、，是通过单自由度子机构从该多自由度子机构的输出构件动，是通过单自由度子机构从该多自由度子机构的输出构件反馈的方式。反馈的方式。校正原理校正原理蜗杆主动，对传动误差检测，通过凸轮机构、齿蜗杆主动，对传动误差检测，通过凸轮机构、齿轮齿条、差动机构轮齿条、差动机构K使蜗杆得到一附加运动，以校正误差。使蜗杆得到一附加运动，以校正误差。输入输入输出输出 4凸轮机构凸轮机构2自由度蜗自由度蜗杆蜗轮机构杆蜗轮机构机床校正机构机床校正机构输入输入4 1 42 13K2 4 4）复合式组合复合式组合由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构

7、的组合方式个自由度的基本机构的组合方式5杆机构杆机构输入输入输出输出凸轮机构凸轮机构 执行构件动作的协调配合执行构件动作的协调配合 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 冲头上移一段距离后，进行下次送料动作冲头上移一段距离后，进行下次送料动作执行构件动作的协调配合执行构件动作的协调配合 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 冲头上移一段距离后，进行下次送料动作冲头上移一段距离后，进行下次送料动作执行构件动作的协调配合执行构件动作的协调配合 送料机构将原料送入模孔上方后

8、，冲头进入模孔进行冲压送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 冲头上移一段距离后，进行下次送料动作冲头上移一段距离后，进行下次送料动作执行构件动作的协调配合执行构件动作的协调配合 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 执行构件运动执行构件运动速度速度的协调配合的协调配合 0范成运动范成运动切切削削运运动动i 0 0让刀运动让刀运动 范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。退回退回停停 止止冲冲 制制 进给进给冲头冲头送料器送料器曲柄转角曲柄转角 0 90 18

9、0 270 360圆周式工作循环图圆周式工作循环图180- 180-（-2 ）刨刀工作行程刨刀工作行程刨刀回程刨刀回程摇杆回程摇杆回程摇杆推程摇杆推程棘轮转动棘轮转动棘轮不动棘轮不动 基本要求：基本要求： 将连续回转运动转换为往复直线移动；将连续回转运动转换为往复直线移动； 刨刀在切削过程中的移动速度应近似等速；刨刀在切削过程中的移动速度应近似等速； 刨刀具有急回特性；刨刀具有急回特性； 安装工件的工作台应具有横向进给，以完成平面的加工；安装工件的工作台应具有横向进给，以完成平面的加工； 有良好的传力特性，行程可调。有良好的传力特性，行程可调。 刨刀的行程刨刀的行程H H：400400450

10、mm450 mm行程速比系数：行程速比系数：K=1.4K=1.41.51.5最大切削速度：最大切削速度：V Vmaxmax=1.2 m=1.2 m最大切削阻力：最大切削阻力： Q=2000 NQ=2000 N凸轮机构中心距：凸轮机构中心距： L=150 mmL=150 mm凸轮机构摆杆最大摆角凸轮机构摆杆最大摆角 ：maxmax=15=152020凸轮机构推程许用压力角：凸轮机构推程许用压力角： 推推=40=40凸轮机构回程许用压力角：凸轮机构回程许用压力角： 回回=70=70凸轮机构滚子半径凸轮机构滚子半径 r rt t=10 mm=10 mm，刀具半径，刀具半径 r rc c=0.075

11、mm=0.075 mm许用速度不均匀系数：许用速度不均匀系数： =0.05=0.05（1）完成各执行机构的型式设计，拟定机械传动系统方案。）完成各执行机构的型式设计，拟定机械传动系统方案。（2）按工艺要求进行执行系统协调设计，画出执行机构的）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；工作循环图； （3）确定各执行机构的运动学尺寸，绘制机构运动简图。）确定各执行机构的运动学尺寸，绘制机构运动简图。（4）运动分析）运动分析 对主执行机构用对主执行机构用解析法解析法进行运动分析，用进行运动分析，用相对运动图解法相对运动图解法对对指定的指定的一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出主

12、执一个位置加以验证，并根据计算机计算结果画出主执行机构位移、速度和加速度线图；行机构位移、速度和加速度线图； （5）动态静力分析动态静力分析 用图解法对用图解法对指定的指定的一个位置进行机构动态静力分析。一个位置进行机构动态静力分析。（6）凸轮机构设计）凸轮机构设计 合理选用从动杆推程和回程时的运动规律；合理选用从动杆推程和回程时的运动规律； 用解析法计算凸轮的理论轮廓曲线和实际轮廓曲线及刀用解析法计算凸轮的理论轮廓曲线和实际轮廓曲线及刀 具中心轨迹曲线上各相应点的坐标；具中心轨迹曲线上各相应点的坐标； 用图解法绘制凸轮理论廓线和实际廓线。用图解法绘制凸轮理论廓线和实际廓线。（7）编写设计计算

13、说明书。）编写设计计算说明书。 推荐牛头刨床执行机构推荐牛头刨床执行机构0.05HH0.05HP( (N) )PrS( (mm) )牛头刨床切削阻力图牛头刨床切削阻力图OLACLDE/LCDLCS3XS5YS5G3( (N) ) G5( (N) ) G1( (N) ) JS1( (kgm2) ) JS3( (kgm2) )5000.20.3中点中点2505020064090481.0主执行机构参考方案数据主执行机构参考方案数据(长度单位长度单位mm)14CB32A65EDYPrXS5S5YS5PrS3主执行机构参考方案之一主执行机构参考方案之一1 1。设计要求。设计要求（1 1）功能要求）功能

14、要求插床用作往复运动的插刀加工铅垂方向的平面、成形表面及插床用作往复运动的插刀加工铅垂方向的平面、成形表面及键槽、方孔等。键槽、方孔等。为保证加工质量，要求在切削行程中切削速度尽可能平稳。为保证加工质量，要求在切削行程中切削速度尽可能平稳。为提高工效，要求尽量缩短非工作行程时间。为提高工效，要求尽量缩短非工作行程时间。插刀每切削一次，安装工件的工作台需完成一次进给。插刀每切削一次，安装工件的工作台需完成一次进给。刀具行程能在一定范围内人工无级调整。刀具行程能在一定范围内人工无级调整。课程设计任务二：插床设计（2 2）传力及动力特性要求）传力及动力特性要求 插削时切削阻力较大，要求主传动机构具有

15、良好的传力性能。插削时切削阻力较大，要求主传动机构具有良好的传力性能。但在空回行程时，切削阻力为零。但在空回行程时，切削阻力为零。因此在一个工作循环中，载荷变化较大，将引起主轴回转的因此在一个工作循环中，载荷变化较大，将引起主轴回转的不均匀性。不均匀性。为保证加工质量和减小电机容量，要求采取措施减小主轴回为保证加工质量和减小电机容量，要求采取措施减小主轴回转的不均匀性。转的不均匀性。（3 3）空间布置及外形尺寸参看图一。）空间布置及外形尺寸参看图一。 2 2。设计主要参数。设计主要参数 插刀最大行程：插刀最大行程：Hmax=80 mm 100mm 最大切削速度：最大切削速度： Vmax=0.2m/s 行程速比系数：行程速比系数： K=1.82.0 最大切削阻力：最大切削阻力：P=2000N，切削阻力变化曲线如图二所示。，切削阻力变化曲线如图二所示。 凸轮机构中心距：可按机床外形参考尺寸酌情选取，建议取凸轮机构中心距：可按机床外形参考尺寸酌情选取，建议取L=125mm 凸轮机构摆杆最大摆角凸轮机构摆杆最大摆角 max ： 建议取建议取 max =10 15 凸轮机构推程许用压力角凸轮机构推程许用压力角 推推 ：建议取：建议取 推推=40 凸轮机构回程许用压力角凸轮机构回程许用压力角 回回： 建议取建议取 回回=70 凸轮机构滚子半径