机械原理课程设计插床机构

插床机构综合与传动系统设计目录题目及设计要求2一、设计题目2二、设计数据与要求3三、设计任务3设计：4一、确定各构件的运动尺寸，绘制机构简图41、插削机构的设计：42、送料机构〔凸轮机构〕的设计：5二、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〔插削机构的运动学分析〕91〕位置分析92〕角速度分析93〕角加速度分析10三、在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图2所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件，分析曲柄所需的驱动力矩13四、确定电动机的功率和转速。15五、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。16六、感想与建议。16七、参考文献。16题目及设计要求一、设计题目ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2yyQS5S1图3-30插床机构运动方案示意图针对图3-30所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。二、设计数据与要求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6－4所示。要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。表6－4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)130125120115凸轮摆杆长度Lo4d(mm)125125125125凸轮摆杆行程角ψ(°)15151515推程许用压力角[α](°)45454545推程运动角δ0(°)60906090回程运动角δ0'(°)90609060远程休止角δ01(°)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δ0.030.030.030.03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J3(kg*m2)0.120.110.10.1三、设计任务1.针对图1所示的插床的执行机构〔插削机构和送料机构〕方案，依据设计要求和参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；H0.05HG0.05HOS5H0.05HG0.05HOS5图3-31插刀所受阻力曲线3.在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图6－16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；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。设计：一、确定各构件的运动尺寸，绘制机构简图1、插削机构的设计：由题知：杆1的极位夹角为θ=180*〔K-1〕/〔K+1〕；故有为了使构件4对构件5的平均传动角比拟大，故应有：那么可得：所得数据如下：设计数据x(mm)1401128456y(mm)75604530L3(mm)1501209060L4(mm)1501209060L1(mm)807570652、送料机构〔凸轮机构〕的设计：四种方案的推程运动规律：等加速等减速余弦正弦五次多项式回程运动规律：修正后的等速回程取正弦加速度加速阶段〔〕：等速阶段正弦加速度减速阶段〔〕：所得数据如下：设计数据中心距Lo2o4(mm)1008510585滚子半径rt(mm)15151515基圆半径R0(mm)48544855四种方案下的凸轮轮廓曲线如下：第一组：第二组：第三组：第四组：设计简图：二、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〔插削机构的运动学分析〕1〕位置分析建立封闭矢量多边形〔式1〕将机构的封闭矢量方程式〔1〕写成在两坐标上的投影式，并化简整理成方程左边仅含未知量项的形式，即得：〔式2〕解上述方程组得：………………〔式3〕2〕角速度分析分别将〔式2〕对时间取一次导数，可得……………〔式4〕解之可得s3,ω3,ω4,s5。3〕角加速度分析分别将〔式2〕对时间取二次导数，可得加速度关系………〔式5〕采用高斯消去法可求解〔式5〕可解得角加速度dds3,α3,α4,dds5；各方案滑块C的位移和速度变化规律曲线，即S5、S5’A组B组：C组D组三、在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图2所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件，分析曲柄所需的驱动力矩A组：01020304050259.3098255.3141245.8876231.1217211.3963187.16460708090100110158.9173127.146692.2860254.6429-1.100276.90638112013014015016017016.0754826.9690840.3150156.3231872.2219278.6399218019020021022023066.5666940.5702427.7800523.0548520.0794916.4677824025026027028029012.006896.9062111.38572356.1555195.39985131.6296300310320330340350164.36193.027217.0809236.0431249.542257.3333B组：01020304050219.3244214.5626205.6179192.1321174.4833153.112760708090100110128.4994101.133571.4851639.9689-0.680418.22662812013014015016017019.2878433.7730753.3632678.50911102.322102.313118019020021022023061.53863-5.21395-20.8057-11.9901-1.159854.7897612402502602702802906.4522215.397332.72574945.4038979.88536111.5567300310320330340350140.0074164.749185.3081201.282212.3726218.403C组：01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.815121.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.0211169.1897177.9851182.3018D组：01020304050147.7851141.2404133.1889122.0764108.294992.2716070809010011074.4543455.3136935.3437815.085881.27659611.4879512013014015016017025.0567244.095971.38969107.3844139.3778129.081418019020021022023055.4567-74.3289-91.7908-65.0962-35.1491-15.1063240250260270280290-3.865111.7745334.07744625.3851551.4283275.0847930031032033034035096.03819113.9072128.3351139.0449145.8685148.7582四、确定电动机的功率和转速。等效构件〔曲柄1〕上所需平均功率：平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583751.8974设减速机构中齿轮传动效率η1=0.95；带传动效率η2=0.9；查《机械设计手册》，选择的电动机性能如下：型号Y801-4Y90L-6Y90L-6Y90L-6额定功率/kw0.551.11.11.1额定转速/(r/min)1390910910910额定转矩/(N*m)3.78666电机效率0.7050.7350.7350.735设计减速机构：传动比=额定转速/曲柄转速设计各传动比方下：传动比46.315.210.17.6齿轮传动比5.8322带传动比8553.8齿轮参数设计如下：模数m(mm)1.522.52.5Z120202020Z2116604040Lo1o2(mm)102807575带轮设计参数如下：D1/mm160125125114D2/mm20252530五、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。所求飞轮转动惯量为：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.7771187.114175.387738.18862六、感想与建议。感想：在设计过程中采用分块设计方法可以使问题得到简化，如：１、将整个插床机构分为插削机构和送料机构，而插削机构又以六杆机构为主，依据插床工况条件的限制，题中预先确定了有关几何尺寸和力学参数，因此在满足所设计的插床结构紧凑，机械效率高的前提下设计了其他相应参数。设计送料机构凸轮时，由于回程角比拟小，假设为简单的等速回程过程，那么会出现尖点失真现象，故设计时将将回程规律做了一定修正。2、电机选择时在满足高效率的前提下找到适宜的传动比并通过查《机械设计手册》找到适宜的电机。在此假设了机构的效率，电机等速特性等，以便简化问题，且同时其对设计目的影响较小。在整个设计过程中我们在分析清楚题目要求后讨论最正确解法并通过编程来解决。先做好分析后着手做设计具体细节到达了事半功倍的效果。另外由于知识的有限，将许多模型简化了也必将对设计造成一定负面影响。建议：希望老师能在以后的课程设计过程中，能给大家讲解一些在设计时理应注意的相关问题，并给大家推荐一些设计书籍供学生参考学习，以保证我们的