机械原理课程设计—插床机构说明书

1、机械原理课程设计第二章插床主体机构尺寸综合设计机构简图如下：已知 O1O2=150mm, BC/BO2=1,行程 H=100mm，行程比系数 K=2 ,根据以上信息确定曲柄OiA, BC,BO2长度，以及。2到YY轴的距离I.OiA长度的确定图1极限位置由 K =(1806)/(1806),得极为火角:0 =600,首先做出曲柄的运动轨迹，以 Oi为圆心，OiA为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当O2A转到O2A1，丁圆相切丁上面时，刀具处丁下极限位置；当 O2A转到O2A2,与圆相切丁下面时，刀具处丁上极限位置。丁是可得到O2A1与O2A2得夹角即为极为火角5 / 186=600。由几何

2、关系知， ZA1O1OZA2O1O2 , 丁是可得，ZA1O1OA2O1O600 o 由 几何关系可得:O1A cos O1O2代入数据，OiO2=150mm,= 60°,得OA = 75mm即曲柄长度为75 mm2.杆BC、BO2的长度的确定H=100mm，即有 C1C2=100mm。在确定曲柄长度过程中，我们得到NA1O1O2 =£A2O1O2 =60° ,那么可得到NBiO2B2=60°,那么可知道三角形AB1B2O2等边三角形。乂有几何关系知道四边形B1B2C2C1是平行四边形，那么B2B1=C2C1, 乂上面讨论知AB1B2。2为等边三角形，丁

3、是有B1O2 = B2B1，那么可得到B2O2 =100mm,即BO2 = 100mm乂已知bc/bo2 =1 , 丁是可得到BC = BO2 =100mm即杆 BC, BO2的 100mm。3.O2到YY轴的距离的确定图3 O2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，后乂增大，那么在中间某处必有一个最佳位置，使得每个位置的压力角最佳。考虑两个位置：1当YY轴与圆弧B2刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧B2B1相切与机械原理课程设计B1点时，当B点转到B2,Bj将会出现最大压力角。2.当YY轴与B2B1重合时，即图中右边的那条点化线时，

4、B点转到B1时将出现最大压 力角为了使每一点的压力角都为最佳，我们可以选取YY轴通过CB1中点(C点为O2B1与B2B1 得交点)。乂几何关系知道：I =O2B cos. B2O2C (O2B2 - O2B , cos. B2O2O/2由上面的讨论容易知道NB2O2C =30°,再代入其他数据，得：I = 93.3mm即O2到YY轴的距离为93.3mm综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取 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,逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速

5、度，加速度向下为正，插刀处丁上极限位置时位移为0.当=175°(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)速度由已知从图中可知，VA2与O1A®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TTTVA3=VA3A2VA2大小？方向其中，VA2是滑块 上与A点重合的点的速度，VA3A2是杆AOB上与A点重合的点相对丁滑块的速度，Va3是杆AOB上与A点重合的速度。乂由图知，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:TTVC

6、= VB大小 ？方向VCB其中，Vc是C点，即插刀速度，Vbc是C点相对丁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。2转动，且B点和杆件与A点重合的点在。2的两侧，丁是可得:'O2B'VB = 一疝加由图量的O2A3 =220mm,则可到100VB =VA3220由已知可得vA2 = wxO1 A =2兀尺75全471mm/s，规定选取比例尺u = 15mm，s/mm ,则可的欠量图如下：7 / 18最后量出代表vc的欠量长度为12mm,于是，可得vC=0.174m/s即曲柄转过175°时，插刀的速度为（3）加速度由理论力学知识可得欠量方程：

7、0.174m/s。a大小方向TA3T:A2vTk-A3A2r-A3A2?其中，«A2是滑块上与A点重合点的加速度,ot A2 = co2 乂。1 A4 = 4霓 x 75 & 2957.88mm/s2 ,T方向由A4指向Oi ; a %肓是科氏加速度，aA3A2A3A2 = 23 VA3A2 1080mm/s2（其中VA3,VA3A2大小均从速度多边形中量得）,q方向垂直O2A4向下；a A3A2是A4相对丁滑块 的加速度，大小位置，方向与O2A4平行；A3A2是C点相对丁 B点转动的向心加速度，=vCb/BC全993.43mm/s2,方向过由C指向B; ° 是C点

8、相对丁 B点转动A3O2 CB,A3O2的切向加速度，大小位置，方向垂直 BC。次欠量方程可解，从而得到a A3。A4与B点在。2的两侧，由B时杆 AOB上的一点，构 AOB围绕02转动，乂=、R （ E是角加速度）可得冬卬O2A3A3量出O2A4则可得到。口的大小和方向B乂由理论力学，结合图可得到；B t C ?a+Bn ca+> Ba-其中，a 口在上一步中大小方向都能求得；«Cb是C相对丁 B点转动的向心加速度B"Cb =vBc/BC整36mm/s2 ,方向由C点指向B点；«CB是C相对丁 B点转动的切向加速度, 大小未知，方向与BC垂直。次欠量方程可

9、解，从而可得到 C点，即插刀的加速度。取比 例尺u =36mm s'/mm,可得加速度欠量图如下：最后由直尺量的acK度为12mm,于是，可得ac田0.432m/s2当=355°(1)位移在1:1的基础上，滑块的位移为1.5mm。，即曲柄转过3550时位移为1.5mm。 (2)速度由已知从图中可知，VA2与0止垂直，VA3A2与°2A平行，Va3与°2A垂直，由理论力学中不 同构件重合点地方法可得TTTvA3=vA3A2vA2大小 ？方向其中，Va2是滑块 上与A点重合的点的速度，VA3A2是杆AOB上与A点重合的点相对丁滑块的速度，Va3是杆AOB上与A

10、点重合的速度。乂由图知，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:9 / 18机械原理课程设计TTVc = VbVcb大小 ？方向其中，Vc是C点，即插刀速度，VBC是c点相对丁 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。2转动，且B点和杆件与A点重合的点在。2的两侧，丁是可得:O2B 'OXVa3由图量的O2A5=123.5mm,则可到Vb100123 .511 / 18由已知可得Va2 =wxOA =2兀X75由47imm/s，规定选取比例尺u=10m，s/mm,则可的欠量图如下：最后量出代表vC的欠量长度为

11、2.16mm,丁是，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)加速度由理论力学知识可得欠量方程：一'>r >A3A2 A3A2 A3A2大小 ？ww?方向 ？其中，0tA2为滑块上与 A点重合点的加速度，0tA2 = 2 XO1A2 =4皿K75 k2957.88mm/s2 ,方 向 由 A5 指 向O1T k A3A2是哥氏加速度.% kA3A2=2 v3 A3A22、我 /O A5 (其中va3,va3A2大小均从速度多边形 A3 A3A2 2中量得)，方向垂直O2A5向下;W；3A2是A3相

12、对丁滑块的加速度，大小位置，方向与O2A5平行。B是杆AOB上的一点，杆 AOB围绕。2转动，乂 A5与B5点在。2的两侧，由(/ = Er,cc=2 r ( E是角加速度)可得TO2B5Ta 一=_aBO2A5A3量出O2A5则可得到a 的大小和方向B乂由理论力学，结合图可得到；TTTTCt=口 c + an:;，飞 tcBCBCB大小 ？VV?方向VVV其中，二口在上一步中大小方向都能求得；«Cb是C相对丁 B点转动的向心加速度B"Cb =vBc/B5C5号.44mm/s2，方向由C点指向B点；c(Cb是C相对丁 B点转动的切向加 速度，大小未知，方向与BC垂直。次欠量

13、方程可解，从而可得到 C点，即插刀的加速度。 取比例尺u =50m .s'/mm,可得加速度欠量图如下代入数据可得：ac : 3.04m/s2 c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0=15°,摆杆长度Lo4D=125mm,算出凸轮的最大推程为L=32mm , 如下图所示；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，如下图所示；凸轮的基圆半径rb=50mm,结合已知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)：机械原理课程设计作图步骤:1）画出基圆O1,再画出以摆杆长度LO4D为

14、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。如下图：<4>齿轮机构的设计已知：zi = 14 z 2=70 m=10 a =20 h；=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。

15、Xlmin=haZmin - /_=0ZminZmcZminX2min=h; -min- =-4 a则取 X=0 X2 = 0 （满足 X> X2min）2）确定中心距变动系数y及齿顶高降低系数 yX 1=0 X2=0则是标准齿轮传动，即y=0 y=03）变位齿轮的几何尺寸公式齿轮1齿轮2d ' =d = zm140700F a = a2020.*ha= ham1010hf =( h；+c*)m12.512.5da =d + 2ha160720df=d-2 hf115675a=(d2-d i)/2280机构的动态静力分析齿轮机构的设计G4GP axJs, s4Z1乙maNKg m

16、2ommo28016026001.1414701020.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)所示，将其中的推程和回程角 位移曲线横坐标分成若干等分. 选定长度比例尺，作以。为圆心以OB无为半径的基圆；以O为圆心，以OA=半径作 反转后机架上摆杆转动中心的圆. 自A点开始沿-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A), A2, A3.,再以A1, A2, A3.为圆)L> ,以AB=L为十仆作弧与基圆父丁点Bi , B2, B3.,侍线段_'_'_AB , A2B2, A3B3.»，八一一'

17、9;'.一、 、. 自线段A1B1,A2B2, A3B3. .开始，分别作 5,%.,使它们分别等丁图3-3(b)中对网的 角位移,得线段 A1B1, A2B2, A3B3. 将点A1B1, A2B2, A3B3.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.17/ 18三、具体要求插床是用丁加工各种内外平面、成形表面，特别是键槽和带有棱角的内孔等的机床 （如 图1所示），已知数据如下表（参考图2）。参数nrHLo1O2C1C2C3C4G3G5JS3QKa单位rpmmmmmmmmmmmmmNNKgm2N数据601001501205

18、0501201603200.14100020.05另：1bc/1bo2=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:li =1600,12 =1200, 13 =740, 14 =640, 15 =580, 16 =560, 17 =200, 18 =320, 19=150, 110 =360, 111 =1200,单位均为 mm,其余尺寸自定。所有数据详见第四章表格第四章 重要数据及函数曲线分析S（中）V （甲）,a仰）数据表角度位移S (mm)速度V(m/s)加速度a (m/s2)71.50.0032.051430.055221

19、40.08251.96285.90.1151.953580.1251.8429.90.1361.654910.50.141.55615.50.151.16319.50.1551.07023.50.160.8577250.180.7784300.1920.63机械原理课程设计91310.2010.559837.50.2070.15105410.2100.09112450.212-0.0211948.10.22-0.024126550.212-0.065133570.205-0.1214060.20.201-0.2314766.10.2-0.3215468.90.196-0.36161730.19

20、-0.39168760.18-0.417579.50.174-0.432180830.172-0.45187850.17-0.59194900.140-0.7201920.13-0.7920892.50.126-0.9215950.093-1.04222980.073-1.522998.50.05-1.9236990.03-2.12524399-0.03-2.625098-0.07-3.1425797-0.16-3.326492.5-0.25-4.127190-0.274-5.1227883.5-0.383-5.128573-0.52-4.929266-0.574-1.7429954.2-0.

21、62-0.4430641.5-0.613.631328.2-0.444.732017.9-0.435.232712.5-0.35.473348.1-0.235.53413-0.133.953482.6-0.0293.733551.5-0.02163.04360002.251、S)-图的分析:随着曲柄O1A,逆时针转动角度的增大，滑块 C位移由0开始增大，大约在240度时达 到最大，然后开始减少，易知滑块 C进程与回程时，曲柄OiA,转动的角度并不相等，这说 明了曲柄OiA，转动时存在急回运动。2、V(W)甲图的分析：随着曲柄OiA,逆时针转动角度的增大，即 中的增加，速度V正向增大，大约在12

22、0度 时达到最大，然后呈现下降趋势，在 240度时下降为0,表明位移以增大到最大，即滑块 C 达到最下端，由曲线看出，滑块 C的正向平均速度比负向平均速度小，进一步表明了急回19 / 18机械原理课程设计 运动的存在。进程时，速度比较小，更有利丁进刀；回程时，速度较快，有利丁提高工作 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，其位移达到最大值。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，速度达到负向最大值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为0.3、a仰）中图的分析：随着曲柄OiA,逆时针转动角度的增大，滑块 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达到最大，接着滑块进入空回程，由丁存在 急回运动，加速度迅速正向增大，达到最大后乂开始减小，直到滑块C进入工作行程。下面对一些特殊点进行分析：进程时，滑块 C具有正向加速度，由2.2开始减少，在 102度时达到0,当角度继续增大时，加速度反