插床设计计算说明书sp.doc

第 页机械原理课程设计设计计算说明书设计题目 插 床 机械工程 学院 车辆工程 专业 2008 级 二 班学生姓名 完成日期 2010-6-24 指导教师 （签字）重庆大学国家工科机械基础教学基地设 计 任 务 书1.1 设计题目插床1.2 插床简介 插床是用于加工中小尺寸垂直方向的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。 为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件插刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作垂直方向的往复直线移动，且切削时插刀的移动速度低于空行程速度，即插刀具有急回现象；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。1.3 设计要求及设计参数设计要求：要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。设计参数：对插床机构进行设计时，形成速度变化系数K,滑块5的冲程H，滑块5的导路方向y-y，曲柄长度，工作阻力F，曲柄转速，力臂，连杆与导杆之比LDE/LCD , 导杆质量,导杆转动惯量,滑块质量,从动件最大摆角, 凸轮从动件杆长L, 推程许用压力角a,回程许用压力角a,滚子半径以及刀具半径，按照已知条件设计插床导杆机构，并使导杆机构在整个行程中都能得到较小的压力角。具体参数见下表：设 计 参 数 参 数 值行程速比系数K=2.0 K=2.0插刀行程H=135mm H=135曲柄长度=68mm =68曲柄转速=48rpm =48rpm连杆与导杆之比LDE/LCD =0.56 LDE/LCD =0.56力臂=115mm =115mm工作阻力F=7000N F=7000N 导杆质量=24Kg =24Kg导杆转动惯量=1.2Kgm =1.2Kgm滑块质量=50Kg =50Kg从动件最大摆角=10 =10凸轮从动件杆长L=120mm L=120mm推程许用压力角a=40 a=40回程许用压力角a=50 a=50滚子半径=15mm =15mm刀具半径=0.08mm =0.08mm1.4 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。设 计 目 录1.主执行机构-导杆机构2.凸轮机构3. 插床导杆机构的综合及运动分析 （1）插床导杆机构的综合 （2）运动分析4. 插床导杆机构的动态静力分析第一部分：主执行机构-导杆机构的设计1. 参数确定插床机构设计与分析 输入设计参数 行程速比系数 K=2.0 插 刀 行 程 H=135mm曲柄长度 LAB=68mm 连杆长度 LDE =75.6mm导路距离 Le =252.92mm 曲柄角速度 =5.024rad/s曲柄角加速度=0rad/s2 输出计算参数 极位夹角 =60.000 导杆长 LCD=135.000mm中心距 LAC=136.000mm 弓 形 高 b =18.087mm机架长 Le=261.957mm 最大压力角 max=6.8702. 确定运动线图（解析法）转角() 位移S(mm) 速度(m/s) 加速度(m/s2)000 0.00 0.000 1.704010 0.94 0.052 1.296020 3.45 0.092 1.036030 7.22 0.124 0.854040 12.03 0.151 0.709050 17.69 0.174 0.584060 24.06 0.192 0.467070 31.00 0.206 0.356080 38.36 0.217 0.250090 46.03 0.224 0.151100 53.88 0.227 0.060110 61.80 0.228 -0.022120 69.69 0.226 -0.093130 77.48 0.222 -0.154140 85.08 0.215 -0.206150 92.43 0.207 -0.252160 99.48 0.198 -0.296170 106.17 0.187 -0.342180 112.44 0.174 -0.398190 118.24 0.159 -0.473200 123.45 0.141 -0.579210 127.97 0.118 -0.731220 131.60 0.089 -0.950230 134.07 0.051 -1.264240 135.00 0.000 -1.704250 133.86 -0.069 -2.304260 129.92 -0.162 -3.079270 122.25 -0.284 -3.959280 109.83 -0.434 -4.583290 92.01 -0.588 -3.932300 69.69 -0.678 -0.839310 46.48 -0.634 3.248320 26.95 -0.480 5.107330 13.32 -0.307 4.596340 5.18 -0.169 3.379350 1.15 -0.070 2.366360 0.00 0.000 1.7043.画图根据参数画出在1号图纸上画出机构插床机构结构示意 插刀运动线图插刀最大切削速度 V1max=0.228m/s 刨刀最大回程速度 V2max=0.681m/s插刀最大切削加速度 a1max=1.704m/s*s 刨刀最大加速度 a2max=5.141m/s*s第二部分：凸轮机构1.确定参数:凸轮基本参数:基圆半径 rb=80 mm 滚子半径 rt=15 mm 中心距 a=135 mm 摆杆长 L=120 mm 凸轮转速 n=48 rpm 刀具半径 rc=0.08 mm 最大摆角 =10 推程角 1=50 远停角 2=10 回程角 3=50 近停角 4=250.000 初始角 0=35.9612.确定凸轮运动线图转角（）角位移（）坐标X（mm） 坐标Y（mm） 压力角()000 00.000 070.469 037.870 7.707005 00.065 073.617 031.654 4.490010 00.486 076.888 025.508 3.694015 01.486 080.761 019.493 12.763020 03.065 085.292 013.414 18.409025 05.000 090.052 006.978 18.694030 06.935 094.284 -000.059 13.649035 08.514 097.187 -007.777 4.682040 09.514 098.226 -016.037 5.196045 09.935 097.338 -024.526 12.484050 10.000 094.964 -032.926 15.084055 10.000 091.733 -041.077 15.084060 10.000 087.804 -048.916 15.084065 09.755 082.723 -056.214 21.151070 09.045 076.156 -062.590 26.071075 07.939 068.416 -067.812 29.622080 06.545 059.908 -071.768 31.698085 05.000 051.069 -074.498 32.210090 03.455 042.294 -076.194 31.027095 02.061 033.871 -077.162 27.965100 00.955 025.949 -077.765 22.883105 00.245 018.526 -078.347 15.902110 00.000 011.485 -079.171 7.7073. 运动循环图4.根据参数在3号图纸上画图凸轮机构运动位移图凸轮机构第三部分：插床导杆机构的综合及运动分析一 插床导杆机构的综合1.求极位夹角2.求3.求4.求 5.求铰链A到插刀行程导路H的距离二运动分析1).选取比例长度按照曲柄与竖直方向成90方向向下作出机构运动简图。画图顺序：先画出曲柄1，再依次画出3,4,5位置2).速度分析(1).求导杆3上与滑块2重合的点B的速度以及连杆3中心的速度影像 BC AC BA取根据速度多边形知：带入数据得：(2).求滑块5的速度 DE 导路 DE根据速度多边形知：代入数据得：误差分析：|=2.63).加速度分析(1).求导杆3上与滑块重合的点B的加速度 BA BC BC BC BC取根据加速度多边形得：所以求得：(2)滑块5的加速度导路 反向 DE DE 误差分析：|=6.62第四部分：插床导杆机构的动态静力分析1)、计算惯性力和惯性力矩导杆3的惯性力和惯性力矩为：惯性力 作用在质心 上。滑块5的惯性力 为：惯性力 作用在质心 上。2).动态静力分析：（1）. 以5杆为对象，对E点取矩有：求得：以杆组4-5为示力体，根据平衡条件可得：以uF=50N/mm为比例尺，做出力多边形，则可以求得：(2).以杆组2-3为示力体，对C点取矩有平衡方程式中的，和分别是相应力对C点力臂,求得根据平衡条件可得：以uF=50N/mm为比例尺，做出力多边形，则可以求得：（3）以曲柄1为示力体由平衡条件得：求得：心得与体会作为一名机车辆工程大二的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。时光飞逝，一转眼，课程设计也接近的尾声.说起课程设计，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势.其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.我认为最重要的就是做好设计的预习，认真的研究老师给的题目，其次，老师对题目的讲解要一丝不苟的去听去想，因为只有都明白了，做起设计就会事半功倍，如果没弄明白，就迷迷糊糊的去选题目做设计，到头来一点收获也没有。在这两周来，也暴露了自己很多问题，第一、不够细心比如由于粗心大意把最基本的东西遗忘了，由于对实物不熟悉导致设计起来很费力。第二，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。我的第一大心得体会就是作为一名工程技术人员，要求具备的首要素质绝对应该是严谨。我们这次课程设计所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。第三，在做人上，我认识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。再次感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让我有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路。课程设计时间虽然很短，但我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。参考文献1. 彭文生，李至明，黄华梁主编. 机械设计. 北京：高等教育出版社，20022. 吴克坚，于晓红，钱瑞明主编. 机械设计. 北京：高等教育出版社，20033.龙振宇主编. 机械设计. 北京：械工业出版社，20024. 黄茂林，秦伟主编. 机械原理. 北京：机械工业出版社，20025. 申永胜主编. 机械原理教程. 北京：清华大学出版社，19996. 杨可桢，程光蕴主编. 机械设计基础（第四版）. 北京：高等教育出版社，19997. 黄华梁，彭文生主编. 机械设计基础（第二版）. 北京：高等教育出版社，19958. 刘会英，于春生主编. 机械设计基础. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19979. 谈家桢主编. 机械设计基础（修订本）. 北京：中国标准出版社，199710. 张莹主编. 机械设