机械原理课程设计论文模板插床

1、机械原理课程设计报告目 录工作原理2一.设计任务3二.设计数据3三.设计要求3四.设计方案选定5五.机构的运动分析5六.机构动态静力分析11七.数据总汇并绘图12八.总结13九.参考文献13课程设计一 插床机构设计工作原理ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2yyQS5S1图1-1 插床机构运动方案示意图插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图1-1为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构123456，使装有刀具的滑块沿道路yy作往复运动，以实现

2、刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。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O4D和其他有关机构（图中未画出）来实现的。一.设计任务1、 针对图1-1所示的插床的执行机构（插削机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；H0.05HG0.05HOS5图1-2 插刀所受阻力曲线2、 假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；3、 在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图1-2所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4、 确定电动机的功率与转速

3、；5、 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6、 编写课程设计说明书；7、 感想与建议。二.设计数据依据插床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表1-1所示。要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。本组选择第1组数据表1-1 插床机构设计数据分组1234插刀往复次数n（次/min）306090120插刀往复行程H（mm）1501209060插削机构行程速比系数K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130杆长之比L(BC)/L(o3B)1111质心坐标a(mm)60555045质心坐标b(mm)60555045质心坐标c(mm/p>

4、5凸轮摆杆长度Lo4d(mm)125125125125凸轮摆杆行程角(°)15151515推程许用压力角(°)45454545推程运动角0(°)60906090回程运动角0'(°)90609060远程休止角01(°)10151015推程运动规律等加等减余弦正弦5次多项式回程运动规律等速等速等速等速速度不均匀系数0.030.030.030.03最大切削阻力Q(N)2300220021002000阻力力臂d(mm)150140130120滑块5重力G5(N)350340330320构件3重力G3(N)150140130120构件3转动惯量J

5、3(kg*m2)0.120.110.10.1三.设计要求1、导杆机构的运动分析图1-3已知：行程速比系数K，滑块5的冲程H，中心距，比值，各构件重心S的位置，曲柄每分钟转。要求：设计导杆机构，作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，作滑块的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上（参考图例1）。曲柄位置图的作法为（图1-2）取滑块5在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得12个位置点，显然位置9对应于滑块5处于下极限得位置，再作出开始切削和终止切削所对应的1和8两位置，共计有14个位置，可按表2进行分组。2、导杆机构的

6、动态静力分析已知：各构件的质量G及其对重心轴的转动惯量（数据表中未列出的构件的重量可以忽略不计），阻力线图（图1，b）及已在导杆机构设计和运动分析中得出的机构尺寸、速度和加速度。表1-2 机构位置分配图要求：按表1-2所分配确定12个位置的各运动副中反作用力及曲柄上所需平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上（见图例1）。3、数据总汇并绘图最后根据汇总数据画出一份刨头的位移、速度、加速度线图以及平衡力矩的变化曲线。4、完成说明书每人编写设计说明书一份。写明组号，对应曲柄的角度位置。四.设计方案选定如图2所示，牛头刨床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的5杆机构。采用导杆机构，滑块与

7、导杆之间的传动角r始终为90o，且适当确定构件尺寸，可以保证机构工作行程速度较低并且均匀，而空回行程速度较高，满足急回特性要求。适当确定刨头的导路位置，可以使图2压力角尽量小。 五.机构的运动分析1、 导杆机构的运动分析（见图例1）思路：已知 曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上。要求 做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。曲柄位置图的作法为取1和9为工作行程起点和终点对应的曲柄位置，1和9为切削起点和终点所对应的位置，其余2，312等，是由位置1起顺v2方

8、向将曲柄圆周作12等分的位置。步骤：1）设计导杆机构。 按已知条件确定导杆机构的未知参数。其中滑块6的导路x-x的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x应位于B点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。2）作机构运动简图。选取比例尺按表42所分配的两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。曲柄位置的做法如图42；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。再作出开始切削和中止切削所对应的1和8两位置。共计14个机构位置。3）作速度，加速度多边形。选取速度比例尺=0.0168（）和加

9、速度比例尺=0.0168（），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。4)作滑块的运动线图。根据机构的各个位置，找出滑块6上C点的各对应位置，以位置1为起始点，量取滑块的相应位移，取位移比例尺=0.0109（），作（t）线图。为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移。然后根据（t）线图用图解微风法（弦线法）作出滑块的速度（t）线图，并将结果与其相对运动图解法的结果比较。5）绘制滑块的加速度线图（见图1）5点速度分析1).选取长度比例尺µ，作出机构在位置5 的运动简图。 如一号图纸所示，选取µ=l/OA=0.001（m/mm)进行作图，l表示构

10、件的实际长度，OA表示构件在图样上的尺寸。作图时，必须注意µ的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。2.)求原动件上运动副中心A的v和a = (2*90/60)=9.42rad/sv=2 l =(2*90/60)*700.66m/s式中vA点速度（m/s） 方向丄AOa= l=6.223m/s式中aA点加速度（m/s）,方向A O3.)解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。（1）列出OB杆A点的速

11、度矢量方程，根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件、5上瞬时重合点（，A5）的方程，未知数为两个，其速度方程：A5v+ vA5A2方向：丄5丄AO5大小：？2 l？（）定出速度比例尺在图纸中，取p为速度极点，取矢量pa代表v,则速度比例尺µ（m s/mm）µ=0.01ms/mmpa=66mm（）作速度多边形，求出根据矢量方程式作出速度多边形的pe部分，则vA5 (m/s)为VA5=µpe=0.66m/sVA5A2=µae=0m/s3= vA5/ lAO3=3.14rad/s其转向为顺时针方向。B5=3lBO3=0.283

12、 m/sB点速度为B5，方向与VA5同向.（）列出C点速度矢量方程，作图求解V、VC6B5V= B5+ VC6B5 方向：竖直向下 丄B3 丄BC 大小：？ 3Lbo3 ？通过作图，确定点速度为VC6B5=µcb= 0 m/sVµpc=0.283m/s式中VC6B5点速度，方向丄BC式中V点速度，方向为pC。解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（）列出A点加速度矢量方程式牵连速度为移动时绝对加速度牵连加速度相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度牵连加速度相对加速度哥氏加速度要求B点加速度，得先求出A点加速度a= a+ a = a+ a +

13、 a+ a方向：？AO丄AO丄 丄大小：？l 0 3lAO3？ ? 23v(2)定出加速度比例尺在一号图纸中取p为加速度极点，去矢量pa代表a，取加速度比例尺µ=0. 1（ms/mm）a=3Lao3= 3.14*3.14*210=2.074 m/sµ=0. 1 m/s/mm=20.74mma=l =6.223m/sa=23v = 0 m/s(3)作加速度多边形，求出a、a、a根据矢量方程图的padcb部分，则 a=µ*ad= 0 m/sa=µ*bc=0 m/sa=µpd=6.223m/s 方向为 水平向右= a/ l=1.3rad/ sa= a

14、 l/ l=0 m/sa=3 Lbo3=0.889 m/s(4)列出C点加速度矢量方程，作图求解a 、a、 aa = a+ a+ a+ a方向： 竖直向下 BC 丄BC AB 丄AB大小： ？ VC6B5/l ? l al/ l由上式可得： l= 90 mma= VC6B5/l= 0 m/sa=3Lbo3=3.14*3.14*0.09=0.889 m/sa= al/ l= 0 m/sa=1.76m/sa=0.1m/s5点数据汇总项目位置曲柄v2vA2vA4A2VA5VCBvCVB5导杆v3aAA哥anAatAanCBac大小方向59.420.6600.6600.2830.2833.14顺时针6

15、.22302.074000.1根据以上方法同样可以求出位置7的速度和加速度项目位置曲柄v2vA23 vA2A3V3VCBvCVB4导杆vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向59.420.6600.6600.2830.2833.14顺时针6.22302.074000.179.420.660.420.550.070.220.2262.96顺时针6.2232.4841.6261.50.0550.86 单位1/sm/s1/sm/s2六.机构动态静力分析1、5点静力分析在分析动态静力的过程中可以分为刨头，摇杆滑块，曲柄三个部分。首先说明刨头的力的分析过程： 对于刨头可以列出以下力的平衡

16、方程式： F=0 PR - G5 + PI5 =0 方向：x轴 y轴 y轴 大小：2100 330 -m5ac 以作图法求得:取g=10 m/s,则m5=33kg,Pi5=-m5ac=33*0.1=-3.3N(沿y轴竖直向下)位置5 R56 = 500 N 位置5 R45 = 1856 N七.数据总汇并绘图机械3班A组数据汇总点11”23456788”9101112S04.55173146627585869080459V0-130-150-220-240-283-260-220-150-1100370845340a-3200-1900-1900-1200-4001007008602000360

17、040009500500-9100选取位移、速度、加速度比例尺分别为1mm/mm;10mm/s/mm;100mm/s2/mm,绘制图形。八.总结在这几天的课程设计的过程中，让我体会到了团队合作的真正含义，个人唯有融入整个团队中才能发挥自己真正意义上的作用，从插床机构的功能设计、原理方案确定到编写和整理设计说明书，无不展示着团队的重要性，老师的指导、同学的配合与自己的努力和辛酸，造就了整个课程设计的成功，这是我们第二组共同努力的结晶。这次课程设计锻炼了我各方面的能力。不仅限于机械原理理论知识的巩固与实践，对大一掌握的有关作图的知识点也有深层次的回顾，同时，在整理课程设计说明书时，了解了更多有关word文档的操作，例如：公式编辑器的使用等等。在这次课程设计中，我还学会了查找一些相关的工具书，并初步掌握了一些设计数据的计算方法。然而，也暴露了自身的不足，例如：基本公式的不熟练，作图基本要求不连贯，机械原理基础知识掌握不牢靠等，但是通过这次实践设计，我觉得自身有了很大的提高。当然，作为自己的第一次专业课程设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益成熟，专业知识日益深厚。“功到自然成”，只有通过不断锻炼自己，才能迎接更大的挑战和机遇