六杆插床机构分析——Crocodilebaidu

1、 机械原理课程设计题 目： 六杆插床机构运动分析 学 院： 装备制造学院 班 级： 机制11 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： Crocodile 学号： 指导教师： Mr.H . 完成时间： 2014年1月7日 成 绩： 目 录机械原理课程设计任务书3一课程设计目的4二课程设计的内容与步骤41.插床机构简介与设计数据42.插床机构的设计内容与步骤5（1）导杆机构的设计与运动分析5（2）导杆机构的动态静力分析11插床导杆机构的运动分析与动态静力分析图15参考资料17机械原理课程设计任务书设计题目：六杆插床机构分析表1-1 插床设计数据表设计内容导杆机构的设计及运动分析曲柄转数n1/

2、(r· min-1)行程速比系数 K滑块冲程H/mm杆长比lBC/lO2B lO1O2 a b c /mm数据 602100 1 150 50 50 125设计内容导杆机构动态静力分析导杆3的重力G3/N导杆3的重力G5/N导杆3的转动惯量JS3（kg·m²）dmm阻 力Q/N运转不均匀系数 数据 160 320 0.141201000 1/25图1-1 插床机构及其运动简图一课程设计目的 机械原理课程设计是高等工科院校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计训练，其目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关实际问题的能力，使学生对

3、于机械动力学与运动学的分析与设计有一较完整的概念。二课程设计的内容与步骤1.插床机构简介与设计数据 插床机构由齿轮，导杆和凸轮组成，如图1-1所示（齿轮，凸轮未画出）。电动机经过减速装置，使曲柄1转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块沿导路y-y作往复运动，以实现刀具切削运动，并要求刀具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O2上的凸轮驱动摆动从动件杆和其他有关机构（图中未画出）来完成的。插床设计数据如表1所示。2.插床机构的设计内容与步骤（1）导杆机构的设计与运动分析已知：行程速比系数K,滑块冲程H,中心距lO2O3，比值lBC/lO3B，各构件S的位置，曲柄每分钟转数n1.要求

4、：设计导杆机构，作机构各个位置的速度和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面的动态静力分析一起画在2号图纸上。步骤1. 设计导杆机构1）长度的确定图 1 极限位置由，得极为夹角：，首先做出曲柄的运动轨迹，以为圆心，为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当转到，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当转到，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到与得夹角即为极为夹角。由几何关系知，于是可得，。由几何关系可得：代入数据，=150mm，得即曲柄长度为752) 杆的长度的确定图 2 杆BC，BO长度确定由图2 知道，刀具处于上极限位置和下极限位置时，长度即为最大行程H=100 ，即有=

5、100mm。在确定曲柄长度过程中，我们得到，那么可得到，那么可知道三角形等边三角形。又有几何关系知道四边形是平行四边形，那么，又上面讨论知为等边三角形，于是有，那么可得到,即又已知，于是可得到即杆的100mm。3) 到YY轴的距离的确定B1图 2 到YY轴的距离有图我们看到，YY轴由过程中，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轴与圆弧刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧相切与B1点时，当B点转到，将会出现最大压力角。2.当YY轴与重合时，即图中右边的那条点化线时，B点转到B1时将出现最大压力角为了使每一点的压力

6、角都为最佳，我们可以选取YY轴通过CB1中点（C点为与得交点）。又几何关系知道：由上面的讨论容易知道，再代入其他数据，得：即到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。2. 作机构运动简图选取比例尺l = 0.5（mm/mm）做机构运动简图。曲柄位置取滑块5下极限时所对应的曲柄位置顺时针旋转35°位置。3. 作滑块运动线图 为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移，取位移比例尺s=l,根据机构及滑块5上C点的各对应位置，作出滑块的运动线图Sc（t）,然后根据Sc（t）线图用图解微分法（弦线法）作滑块的速度Vc（t）线图，并将其结果与相对运动图解法结果比较。4

7、. 用图解法作速度，加速度多变形 选取速度比例尺v = 0.1 mm·s-1/mm 和加速度比例尺a = 0.02 mm·s-2/mm,作速度多边形和加速度多边形。 求vA 1 = 2n1 / 60 = 2× 60 / 60 = 6.28 (rad/s)vA2= r 1 = 6.28 × 75 = 471 mm/s 列出向量方程，求vA3 ，aA3 , vc ,acvA3 = vA 2 + vA3 A2由已知从图中可知，与垂直，与平行，与垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得其中，是滑块 上与A点重合的点的速度，是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的

8、速度，是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，与垂直，与BC垂直，与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：其中，是C点，即插刀速度，是C点相对于B点转动速度，是B点速度。又B点是杆件3 上的一点，杆件3围绕转动，且B点和杆件与A点重合的点在的两侧，于是可得： 由图量的O2A3 = 173 mm,则可到 vB = 100/173 vA3由已知可得，规定选取比例尺v = 0.1 mm·s-1/mm，则可的矢量图如下：最后量出代表的矢量长度为8.08mm,于是，可得 =80.8mm/s即曲柄转过35°时，插刀的速度为0.080m/s。由理论力学知识可得矢量方程：其中，是

9、滑块上与A点重合点的加速度，=2960.88 mm/s-2，方向由A指向；是科氏加速度，=23vA3A2 = 710.5 mm/s-2（其中大小均从速度多边形中量得），方向垂直AB向上；是相对于滑块的加速度，大小位置，方向与AB平行；是A点相对于B点转动的向心加速度，=3²lAB =209 mm/s-2,方向过由A指向B；是A点相对于B点转动的切向加速度，大小位置，方向垂直AB。矢量方程可解，从而得到。B是杆AOB 上的一点，构AOB 围绕转动，又A与B点在的两侧，由（是 角加速度）可得量出则可得到的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相对于B

10、点转动的向心加速度=v²BC/BC14.21 mm·s-2 ，方向由C点指向B点；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a = 0.02 mm·s-2/mm，可得加速度矢量图如下： （2）导杆机构的动态静力分析已知：各构件重力G及其对重心轴的转动惯量JS,阻力线图及已得出的机构尺寸，速度和加速度。1） 绘制机构的力分已知：各构件重力G及其对重心轴的转动惯量JS，阻力线图及得出的机构尺寸，速度加速度，求出构件1的等效阻力矩Mr。解：对构件5进行受力分析，由力的矢量多变形得：R34 = 646

11、.5 N对于连杆3aS3 = 1338.15 mm·s-2FI3 = mS3aS3 =G3/ g·aS3 = 160/9.8×1338.15 = 21.8 NMI3 = JS3·3 = 0.14×1840.2 = 0.2576 N·mlh3 =MI3 / FI3 = 11.81mmF I3 = 21.8 NlI3 = 136 mmFO2 FR63 +FR43 +F I3 + G3 +FR12 = 0 FR63 = 875.84 NMO2 = 0 -FR43 L43 + FI3 lI3 -G3 lG + FR23 l23 = 0 FR23 = 389.25 NM