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插床机械设计说明书.doc

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插床机械设计说明书.doc

机械原理课程设计题目插床机械设计学院交通学院班级机械061专业机械设计制造及其自动化学生姓名朱亚志学号06550139指导教师李永鲜完成时间2008年7月10日成绩目录一设计题目与要求二工作原理及功能分解三机构的选择四机械运动方案简图五传动比的分配六机械系统运动循环图七机械传动机构和执行机构的设计及尺寸计算八注意事项九主要参考资料设计题目插床机械设计一.插床机械设计参数与设计要求1插程100mm。2插刀每分钟往复次数30次/min。3自上始点以下10一90mm范围内,插刀应尽可能等速切削,最大切削力为2000N,最小的上下空刀距离各为5mm。4行程速比系数k2。5滑块质量为36kg,导杆的质量为25kg/m,其质心转动惯量为2kg2m,质心在杆长适宜处,其余构件的质量和转动惯量忽略不计。自电动机至曲炳轴传动系统的等效转动惯量设曲炳为等效构件为18kg2m。6许用速度不均匀系数为0.033。7插刀切削受力点距滑枕导路线距离为80mm,工作台面离地平面高度为550mm左右。工作台面离地平面高度为550mm左右8驱动电动机目前采用8180LY,其功率N11kw,转速n750r/min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、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、拄复运动速度以及进给量大小等均应手动可调。图(1)运动示意图2功能分解1)夹紧工件动作2)工作台进行前后、左右和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。三机构的选择根据前诉的设计要求和工作台需要直线往复间歇性运动和间歇性转动,还有插刀执行机构在回程阶段应该尽可能的减少时间提高效率,因而采用具有急回特性的曲柄滑块机构。综上制定机构图表2插床机械设计的机构选型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传动系统画出机械运动方案简图。如图(2)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。图(2)机械运动方案简图五机械传动的速比根据选定的电动机转速和插床的插削频率总的速比为n75025n30i电总执行所以带传动的速比为5,齿轮传动的速比为也为5。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。因为插床机械的生产效率是Q30次/min,为了满足效率,曲柄轴每分钟转速为n30r/min,其运动时间6060230Tsn。(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。为了提高工作效率,插刀回程时间应尽可能的短,所以它必须有急回特性。在此经综合考虑取形成速比系数K2。(3)确定执行机构各个区段的运动时间及相应的分配轴转角。插床的运动循环时间为1.20.82.5Ttt工作空回n75025n30i电总执行与此相对应的曲柄轴转角(即分配轴转角)为ooo216144360工作空回(4)根据以上数据绘制机构的运动循环图分配轴转角o0o30o60o90o120o150o180o210o240o270o300o330o360o216插刀执行机构插刀进给运动插刀空回运动工作台旋转静止旋转七对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算为了实现具体运动要求,必须对带传动,齿轮传动和导杆机构(插削机构),不完全齿轮机构(即工作台的间歇性旋转机)进行运动学计算和动力学分析。1带传动计算(1)确定计算功率CAPKP这里取安全系数AK1.2,则1.21113.2CPkw(2)选择带的型号由CP和主轴转速n选择平型带。(3)确定带轮节圆的直径1d和2d在这里取1d200mm,则2d15d1000mm(4)确定中心距0a120120.7dda2dd()()即0840a24002齿轮传动计算取1z22,21z5z225110。按照要求取m8,压力角020则1122dzm228176mmdzm1108880mm中心距采用标准中心距则12amzz/2822110/2528()()mm3曲柄导杆机构设计尺寸计算CAPKP11dzm22dzm1)根据插程和行程速比系数设计机构已知插床机械的插程为100mm,行程速比系数k2。则极位夹角0k12118018060k121图(3)机构运动简图(,0.01lavmmm)已知插程H100mm,AB60mm,AD50mm,DP90mm,由对心曲柄滑块知道ADH/250mm因为极为夹角为060,则01260CBC则曲柄0/cos3070BCABmm。2)用图解法作机构的运动分析和动态静力分析已知曲柄的转速n30rad/min,滑块质量为36kg,导杆的质量为25kg/m,其质心转动惯量为2kg2m,力臂d20mm,工作阻力F2000N。速度分析根据已知条件,首先对C点进行分析求解。10.57035cBCvlmm/s又有11ccccvvv方向ACBC//CD大小已知所以可以用作图法求解。取0.01(m/s)/mm,并取P点作为速度图极点,作其速度11801kk1cBCvl图如(3),于是有21/cACVl72/1220.6rad/min20.65030DADVlmm/s又有PDPDVVV方向//APADPD大小已知做速度多边形可以求解其他的速度,速度多边形如图(3)加速度分析加速度分析与速度分析相同也从C点开始进行分析22210.57017.5/cBCalmms222120.612244/ncACalmms动态静力分析滑块质量为36kg,导杆的质量为25kg,其质心转动惯量为2kg2m,质心在杆长适宜处,其余构件的质量和转动惯量忽略不计。自电动机至曲炳轴传动系统的等效转动惯量设曲炳为等效构件为18kg2m。33610360GN12510250GN受力分析图如图(4)所示21cBCal212ncACal图(4)机构受力分析图3飞轮设计222maxmaxminmaxmin/21823.140.50.0331.87eemWEEJJ(N)2max/FmJW若平均角速度m用平均转速n(单位r/min)代换则22max900/FJWn229001.87/3.14300.0335.75FJN4不完全齿轮设计设计的不完全齿轮的主动轮旋转一周时从动轮旋转1/10周。齿轮部分取参数为z120,m8,法面压力角取020则中心距1208960azm分度圆直径8120960dmz基圆直径cos8120902.11bdd齿顶圆直径2960218976aaddhm2max/FmJWazmdmzcosbdd2aaddhm

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