插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1位置自定機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)【YL043】【含CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ：414951605 或1304139763 一設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 1、工作原理 1 2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3 二 參數(shù)設(shè)計(jì) 4 1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的方案選型 4 （1）方案I 4 （2）方案II 4 （3）方案III 5 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 5 （1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 5 （2）導(dǎo)桿在2位置的運(yùn)動(dòng)分析 6 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 9 ⑴、 繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖（圖1-4）。 9 ⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線(xiàn)圖 10 ⑶、作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線(xiàn)。 11 3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果 12 ⑴、圖解微分法 12 ⑵、圖解積分法 14 （3）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 三 小結(jié) 18 I 一設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1、工作原理 插床機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成。圖1-1為其參考示意圖，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速傳動(dòng)裝置（皮帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)曲柄3轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊5沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動(dòng)。刀具向下運(yùn)動(dòng)時(shí)切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刀具向上運(yùn)動(dòng)時(shí)為空回行程，無(wú)阻力。為了縮短回程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件和其它有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)出）來(lái)完成的。 圖1-1 插床工作原理圖 2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 19 二 參數(shù)設(shè)計(jì) 1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的方案選型 （1）方案I 該方案如圖2-1由兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成。使b>a，構(gòu)件1、2、3、6便構(gòu)成擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，基本參數(shù)為b/a=。構(gòu)件3、4、5、6構(gòu)成搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。 圖2-1 方案特點(diǎn)如下： 1).是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，能承受較大載荷。 2).具有急回作用，其行程速比系數(shù)，而。只要正確選擇，即可滿(mǎn)足行程速比系數(shù)k的要求。 3).滑塊的行程，已經(jīng)確定，因此只需選擇搖桿CD的長(zhǎng)度，即可滿(mǎn)足行程H的要求。 4). 曲柄主動(dòng)，構(gòu)件2與3之間的傳動(dòng)角始終為。搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)E點(diǎn)的軌跡位于D點(diǎn)所作圓弧高度的平均線(xiàn)上時(shí)，構(gòu)件4與5之間有較大的傳動(dòng)角。此方案加工簡(jiǎn)單，占用面積比較小，傳動(dòng)性能好。 5).工作行程中，能使插刀的速度比較慢，而且變化平緩，符合切削要求。 （2）方案II 該方案如圖2-2將方案I中的連桿4與滑塊5的轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐苿?dòng)副，并將連桿4變?yōu)榛瑝K4。即得方案II，故該方案具備第一方案的特點(diǎn)以外，因構(gòu)件4與5間的傳動(dòng)角也始終為，所以受力更好，結(jié)構(gòu)也更加緊湊。 圖2-2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （3）方案III 此方案如圖2-3為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的基本尺寸為a、b、e。 圖2-3 方案特點(diǎn)如下： (1).是四桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較前述方案簡(jiǎn)單。 (2).因極位夾角，故具有急回作用，但急回作用不明顯。增大a和e或減小b。均能使k增大到所需值，但增大e或減小b會(huì)使滑塊速度變化劇烈，最大速度、加速度和動(dòng)載荷增加，且使最小傳動(dòng)角減小，傳動(dòng)性能變壞。 從以上3個(gè)方案的比較中可知，為了實(shí)現(xiàn)給定的插床運(yùn)動(dòng)要求，以采用方案II較宜。 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) （1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 又因?yàn)椋篕=1.6，所以=41.5° 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)得到曲柄65mm。H=100mm 。， 根據(jù)幾何關(guān)系: 。 （2）導(dǎo)桿在2位置的運(yùn)動(dòng)分析 1. 滑塊的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖 作滑塊的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上量取滑塊位移，取位移比例尺μs=μl，根據(jù)機(jī)構(gòu)及滑塊5上C點(diǎn)的各對(duì)應(yīng)位置，作出滑塊的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖sc(t)、然后根據(jù)sc(t)線(xiàn)圖用圖解微分法（弦線(xiàn)法）作滑塊的速度vc(t)線(xiàn)圖（圖2-4）。 圖2-4 位移線(xiàn)圖與速度線(xiàn)圖 2. 速度分析 當(dāng)導(dǎo)桿在圖2-5所在位置時(shí)，此時(shí)滑塊處在圖中所示位置： A B C 圖 2-5導(dǎo)桿在2位置運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由A點(diǎn)開(kāi)始，已知曲柄1的轉(zhuǎn)速=50r/min，曲柄的長(zhǎng)度為。 曲柄的角速度為：5.2rad/s 得A點(diǎn)的速度：=0.34m/s 方向 ⊥ ⊥BO2 ∥AB 大小 √ ？ 式中僅有兩個(gè)未知量，故可用作圖法求解。作其速度圖如圖2-5所示。由圖可自在B點(diǎn)的角速度=4.3rad/s。 已知，所以得： 。 圖2-6 速度矢量圖 3. 加速度分析 因?yàn)? 根據(jù)速度合成原理有： 大小 ？ ? 方向 ⊥AO2 ? 可得： ==1.76 方向： ⊥AO2 又根據(jù)速度合成原理求5滑塊C的速度： 大小 ？ ？ ？ 0.675 方向 ⊥ ⊥ 又圖解法作圖解： 圖2-7 加速度矢量圖 的值通過(guò)在A(yíng)B桿上由杠桿定理求得:， 又速度比例=0.012 所以=1.76×0.012=0.02，方向逆時(shí)針45°向上。 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 已知 各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、阻力線(xiàn)圖（圖1-1）及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度。 1、 繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖（圖1-4）。力分析的方法請(qǐng)參考《機(jī)械原理》教材 已知 各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、阻力線(xiàn)圖（圖1－1）及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度，求出等效構(gòu)件1的等效阻力矩Mr。（注意：在切削始點(diǎn)與切削終點(diǎn)等效阻力矩應(yīng)有雙值） ⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線(xiàn)圖（圖1-4） 圖1-4 等效阻力矩Mr和阻力功Ar的曲線(xiàn)圖 利用圖解積分法對(duì)Mr進(jìn)行積分求出Ar-φ曲線(xiàn)圖，假設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩Md為恒定，由于插床機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期內(nèi)做功相等，所以驅(qū)動(dòng)力矩在一個(gè)周期內(nèi)的做功曲線(xiàn)為一斜直線(xiàn)并且與Ar曲線(xiàn)的終點(diǎn)相交如圖1-4中Ad所示，根據(jù)導(dǎo)數(shù)關(guān)系可以求出Md曲線(xiàn)（為一水平直線(xiàn)）。 ⑶、作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線(xiàn)。 取比例尺 μＥ＝μＡ＝ＫμφμＭ（Ｊ／mm），動(dòng)能變化△Ｅ＝Ａd－Ａr， 其值可直接由圖1-4上Ａd（φ）與Ａr（φ）曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線(xiàn)段相減得到，由此可作出動(dòng)能變化曲線(xiàn)Ad與Ar相減的曲線(xiàn)圖（如圖1-5）。 圖1-5 作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線(xiàn)圖 3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果 ⑴、圖解微分法 下面以圖1-6為例來(lái)說(shuō)明圖解微分法的作圖步驟,圖1-6為某一位移線(xiàn)圖, 曲線(xiàn)上任一點(diǎn)的速度可表示為: 圖1-6 位移線(xiàn)圖 其中dy和dx為s=s(t)線(xiàn)圖中代表微小位移ds和微小時(shí)間dt的線(xiàn)段, α為曲線(xiàn)s=s(t) 在所研究位置處切線(xiàn)的傾角。 上式表明,曲線(xiàn)在每一位置處的速度v與曲線(xiàn)在該點(diǎn)處的斜率成正比,即v∝tgα,為了用線(xiàn)段來(lái)表示速度,引入極距K(mm),則 式中μv 為速度比例尺,μv=μs/μtK(m/s/mm)。該式說(shuō)明當(dāng)K為直角三角形中α角的相鄰直角邊時(shí),(Ktgα)為角α的對(duì)邊。由此可知,在曲線(xiàn)的各個(gè)位置, 其速度v與以K為底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線(xiàn)在所研究點(diǎn)處的切線(xiàn)的直角三角形的對(duì)邊高度(Ktgα)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù),按此便可由位移線(xiàn)圖作得速度線(xiàn)圖(v-v(t)曲線(xiàn)),作圖過(guò)程如下: 先建立速度線(xiàn)圖的坐標(biāo)系v=v(t)(圖1-7a),其中分別以μv和μt作為v軸和t軸的比例尺, 然后沿軸向左延長(zhǎng)至o點(diǎn),o0=K(mm),距離K稱(chēng)為極距,點(diǎn)o為極點(diǎn)。過(guò)o點(diǎn)作s=s( t)曲線(xiàn)(圖1-6)上各位置切線(xiàn)的平行線(xiàn)o1"、o2"、o3"...等,在縱坐標(biāo)軸上截得線(xiàn)段01"、02"、03"...等。由前面分析可知,這些線(xiàn)段分別表示曲線(xiàn)在2'、3'、4'... 等位置時(shí)的速度,從而很容易畫(huà)出位移曲線(xiàn)的速度曲線(xiàn)(圖1-7a)。 圖1-7速度線(xiàn)圖 a) 切線(xiàn)作圖 b) 弦線(xiàn)作圖 上述圖解微分法稱(chēng)為切線(xiàn)法。該法要求在曲線(xiàn)的任意位置處很準(zhǔn)確地作出曲線(xiàn)的切線(xiàn)，這常常是非常困難的，因此實(shí)際上常用“弦線(xiàn)”代替“切線(xiàn)”，即采用所謂弦線(xiàn)法,作圖方便且能滿(mǎn)足要求,現(xiàn)敘述如下: 依次連接圖1-6中s =s(t)曲線(xiàn)上相鄰兩點(diǎn),可得弦線(xiàn)1'2'、2'3'、3'4'...等,它們與相應(yīng)區(qū)間位移曲線(xiàn)上某點(diǎn)的切線(xiàn)平行。當(dāng)區(qū)間足夠小時(shí),該點(diǎn)可近似認(rèn)為在該區(qū)間(例2,3)中點(diǎn)的垂直線(xiàn)上。因此我們可以這樣來(lái)作速度曲線(xiàn):如圖1-7b所示,按上述切線(xiàn)法建立坐標(biāo)系v=v(t)并取定極距K及極點(diǎn)o,從o點(diǎn)作輻射線(xiàn)o1'、o2'、o3'、o4'...等,使分別平行于弦線(xiàn)01'、1'2'、2'3'、3'4'...并交縱坐標(biāo)軸于1"、2"、3"...等點(diǎn)。然后將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交,得到一個(gè)個(gè)小矩形(例圖1-7b中矩形22"33"),則過(guò)各矩形上底中點(diǎn)(例圖1-7b中e,f點(diǎn)等)的光滑曲線(xiàn),即為所求位移曲線(xiàn)的速度線(xiàn)圖(v=v(t)曲線(xiàn))。 ⑵、圖解積分法 圖解積分法為圖解微分法的逆過(guò)程。 取極距Ｋ（mm），用圖解積分法由力矩Ｍr―φ曲線(xiàn)求得力矩所做的功Ａr―φ曲線(xiàn)（圖1-4）。 由于 其中 故?。羠―φ曲線(xiàn)縱坐標(biāo)比例尺 求Ａr的理論依據(jù)如下： （3）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 選定推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律: 選推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律表達(dá)式為: 等加速段: () 等減速段: () 由以上兩個(gè)表達(dá)式求得: () () 最大擺角時(shí)有: mm 如圖3-1所示為擺桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的尖底擺桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)推程尖底與凸輪輪廓上任一點(diǎn)接觸時(shí)，擺桿擺角為為擺桿的初始擺角，P點(diǎn)為擺桿和凸輪的相對(duì)瞬心，此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角如圖所示.由于擺桿和凸輪在瞬心點(diǎn)P的速度相等得: =， (1) 則 . (2) 將(1)式分子分母同乘整理得: = (3) 由式(3)求出OP代入式(1)右邊得: (4) 在三角形AP中由正統(tǒng)定理有: (5) 將式(4)代入式(5)中得: (6) 用代入式(6)中得: (7) 過(guò)點(diǎn)O作O//P，則∽，再由式(2)得，等式(7)正是的正弦定理.將等式(6)中的展開(kāi)得: tan= (8) 由等式(8)求得 (9) 將代入式(9)得: (10) 如果在圖3-1所示位置的接觸點(diǎn)處的壓力角正好滿(mǎn)足，比較式(10)和式(7)可知，直線(xiàn)便是在此位置時(shí)滿(mǎn)足式(10)以等到式成立的邊界?？梢宰C明直線(xiàn)左邊的陰影所示區(qū)域?yàn)楸ＷC擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律和擺桿長(zhǎng)度不變的a和的解域。在推程的各個(gè)位置都有這樣的解域，這些解域的交集便是推程時(shí)a和的解域。 圖3-1 圖3-2 回程時(shí)，<0，壓力角a<0，傳力條件變成-tan，由此可導(dǎo)出滿(mǎn)足傳力條件性能的條件： (11) 將代入式(11)得： (12) 同理出可以求出回程時(shí)的a和的解域。推程和回程的解域的交集便是該凸輪機(jī)構(gòu)保證傳力性能好的a和的解域。如圖3-2所示的是一個(gè)用作圖法求出的同向型凸輪機(jī)構(gòu)的a和的解域。由圖可知，的線(xiàn)圖是在擺桿的各個(gè)以A為圓心的以L(fǎng)=為半徑的圓弧線(xiàn)上取點(diǎn)如圖中，推程時(shí)沿著此位置時(shí)的擺桿直線(xiàn)內(nèi)側(cè)量取線(xiàn)段=80mm，得，過(guò)作直線(xiàn)使之與直線(xiàn)傾斜角；同理，回程時(shí)也可沿著擺桿直線(xiàn)外側(cè)量取回程時(shí)的線(xiàn)段，得，作直線(xiàn)使之與直線(xiàn)反向傾斜角。一般地，陰影區(qū)由多個(gè)位置時(shí)的邊界線(xiàn)圍成，顯然，選取的點(diǎn)數(shù)多， a和的解域就精確。這要，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O可以在陰影區(qū)域內(nèi)選擇，連接OA便得到待求的基本尺寸a=OA，。 如圖3-2所示求得的機(jī)架長(zhǎng)度a=170mm，40mm 。 選取凸輪機(jī)構(gòu)為滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。滾子半徑=(0.1-0.5)，取=15mm。 2. 凸輪廓線(xiàn)的繪制 ①選定角度比例尺，作出擺桿的角位移曲線(xiàn)，如圖3-3(b)所示，將其中的推程和回程角位移曲線(xiàn)橫坐標(biāo)分成若干等分。 ②選定長(zhǎng)度比例尺，作以O(shè)為圓心以O(shè)B=為半徑的基圓；以O(shè)為圓心，以O(shè)A=a為半徑作反轉(zhuǎn)后機(jī)架上擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓。 ③自A點(diǎn)開(kāi)始沿-方向把機(jī)架圓分成與圖3-3(b)中橫坐標(biāo)相應(yīng)的區(qū)間和等分，得點(diǎn)，再以為圓心，以AB=L為半徑作弧與基圓交于點(diǎn)，得線(xiàn)段. ④自線(xiàn)段開(kāi)始，分別作，使它們分別等于圖3-3(b)中對(duì)應(yīng)的角位移，得線(xiàn)段. ⑤將點(diǎn)連成光滑曲線(xiàn)，它就是所求理論輪廓線(xiàn). ⑥實(shí)際輪廓線(xiàn)可用前述滾子圓包絡(luò)線(xiàn)的方法作出，如圖3-3(a)所示. 3-3(a) 3-3(b) 三 小結(jié) 這次關(guān)于插齒機(jī)床的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過(guò)三個(gè)星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí)。為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1、機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)，是一門(mén)綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融《機(jī)械原理》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《公差與配合》、《CAD實(shí)用軟件》、《機(jī)械工程材料》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等于一體。 這次的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想；訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反系和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)等方面有重要的作用。 在這次的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合運(yùn)用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)與技能，結(jié)合各個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行機(jī)械課程的設(shè)計(jì)，一方面，逐步提高了我們的理論水平、構(gòu)思能力、工程洞察力和判斷力，特別是提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為我們以后對(duì)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的設(shè)計(jì)打下了寬廣而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計(jì)中還存在不少錯(cuò)誤和缺點(diǎn)，需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣和思維從而提高設(shè)計(jì)實(shí)踐操作能力。