插床機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)1位置自定機械原理課程設(shè)計【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，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 一設(shè)計任務(wù)書 1 1、工作原理 1 2、設(shè)計數(shù)據(jù) 3 二 參數(shù)設(shè)計 4 1.導桿機構(gòu)的方案選型 4 （1）方案I 4 （2）方案II 4 （3）方案III 5 2、導桿機構(gòu)分析與設(shè)計 5 （1）導桿機構(gòu)尺寸計算 5 （2）導桿在2位置的運動分析 6 2、導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析 9 ⑴、 繪制機構(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的曲線圖 10 ⑶、作動能增量△Ｅ―φ線。 11 3、用解析法較好機構(gòu)運動分析的動態(tài)靜力分析結(jié)果 12 ⑴、圖解微分法 12 ⑵、圖解積分法 14 （3）凸輪機構(gòu)設(shè)計 14 三 小結(jié) 18 I 一設(shè)計任務(wù)書 1、工作原理 插床機械系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)主要是由導桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)組成。圖1-1為其參考示意圖，電動機經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動曲柄3轉(zhuǎn)動，再通過導桿機構(gòu)使裝有刀具的滑塊5沿導路y-y作往復運動，以實現(xiàn)刀具的切削運動。刀具向下運動時切削，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)；刀具向上運動時為空回行程，無阻力。為了縮短回程時間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結(jié)于軸上的凸輪驅(qū)動擺動從動件和其它有關(guān)機構(gòu)（圖中未畫出）來完成的。 圖1-1 插床工作原理圖 2、設(shè)計數(shù)據(jù) 19 二 參數(shù)設(shè)計 1.導桿機構(gòu)的方案選型 （1）方案I 該方案如圖2-1由兩個四桿機構(gòu)組成。使b>a，構(gòu)件1、2、3、6便構(gòu)成擺動導桿機構(gòu)，基本參數(shù)為b/a=。構(gòu)件3、4、5、6構(gòu)成搖桿滑塊機構(gòu)。 圖2-1 方案特點如下： 1).是一種平面連桿機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，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的長度，即可滿足行程H的要求。 4). 曲柄主動，構(gòu)件2與3之間的傳動角始終為。搖桿滑塊機構(gòu)中，當E點的軌跡位于D點所作圓弧高度的平均線上時，構(gòu)件4與5之間有較大的傳動角。此方案加工簡單，占用面積比較小，傳動性能好。 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)動副變?yōu)橐苿痈?，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以外，因構(gòu)件4與5間的傳動角也始終為，所以受力更好，結(jié)構(gòu)也更加緊湊。 圖2-2 執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖 （3）方案III 此方案如圖2-3為偏置曲柄滑塊機構(gòu)，機構(gòu)的基本尺寸為a、b、e。 圖2-3 方案特點如下： (1).是四桿機構(gòu)，結(jié)構(gòu)較前述方案簡單。 (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會使滑塊速度變化劇烈，最大速度、加速度和動載荷增加，且使最小傳動角減小，傳動性能變壞。 從以上3個方案的比較中可知，為了實現(xiàn)給定的插床運動要求，以采用方案II較宜。 2、導桿機構(gòu)分析與設(shè)計 （1）導桿機構(gòu)尺寸計算 又因為：K=1.6，所以=41.5° 根據(jù)設(shè)計參數(shù)得到曲柄65mm。H=100mm 。， 根據(jù)幾何關(guān)系: 。 （2）導桿在2位置的運動分析 1. 滑塊的運動線圖 作滑塊的運動線圖。為了能直接從機構(gòu)運動簡圖上量取滑塊位移，取位移比例尺μs=μl，根據(jù)機構(gòu)及滑塊5上C點的各對應(yīng)位置，作出滑塊的運動線圖sc(t)、然后根據(jù)sc(t)線圖用圖解微分法（弦線法）作滑塊的速度vc(t)線圖（圖2-4）。 圖2-4 位移線圖與速度線圖 2. 速度分析 當導桿在圖2-5所在位置時，此時滑塊處在圖中所示位置： A B C 圖 2-5導桿在2位置運動狀態(tài) 根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由A點開始，已知曲柄1的轉(zhuǎn)速=50r/min，曲柄的長度為。 曲柄的角速度為：5.2rad/s 得A點的速度：=0.34m/s 方向 ⊥ ⊥BO2 ∥AB 大小 √ ？ 式中僅有兩個未知量，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 因為: 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 的值通過在AB桿上由杠桿定理求得:， 又速度比例=0.012 所以=1.76×0.012=0.02，方向逆時針45°向上。 2、導桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析 已知 各構(gòu)件重力G及其對重心軸的轉(zhuǎn)動慣量Js、阻力線圖（圖1-1）及已得出的機構(gòu)尺寸、速度和加速度。 1、 繪制機構(gòu)的力分析圖（圖1-4）。力分析的方法請參考《機械原理》教材 已知 各構(gòu)件重力G及其對重心軸的轉(zhuǎn)動慣量Js、阻力線圖（圖1－1）及已得出的機構(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：在切削始點與切削終點等效阻力矩應(yīng)有雙值） ⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線圖（圖1-4） 圖1-4 等效阻力矩Mr和阻力功Ar的曲線圖 利用圖解積分法對Mr進行積分求出Ar-φ曲線圖，假設(shè)驅(qū)動力矩Md為恒定，由于插床機構(gòu)在一個運動循環(huán)周期內(nèi)做功相等，所以驅(qū)動力矩在一個周期內(nèi)的做功曲線為一斜直線并且與Ar曲線的終點相交如圖1-4中Ad所示，根據(jù)導數(shù)關(guān)系可以求出Md曲線（為一水平直線）。 ⑶、作動能增量△Ｅ―φ線。 取比例尺 μＥ＝μＡ＝ＫμφμＭ（Ｊ／mm），動能變化△Ｅ＝Ａd－Ａr， 其值可直接由圖1-4上Ａd（φ）與Ａr（φ）曲線對應(yīng)縱坐標線段相減得到，由此可作出動能變化曲線Ad與Ar相減的曲線圖（如圖1-5）。 圖1-5 作動能增量△Ｅ―φ線圖 3、用解析法較好機構(gòu)運動分析的動態(tài)靜力分析結(jié)果 ⑴、圖解微分法 下面以圖1-6為例來說明圖解微分法的作圖步驟,圖1-6為某一位移線圖, 曲線上任一點的速度可表示為: 圖1-6 位移線圖 其中dy和dx為s=s(t)線圖中代表微小位移ds和微小時間dt的線段, α為曲線s=s(t) 在所研究位置處切線的傾角。 上式表明,曲線在每一位置處的速度v與曲線在該點處的斜率成正比,即v∝tgα,為了用線段來表示速度,引入極距K(mm),則 式中μv 為速度比例尺,μv=μs/μtK(m/s/mm)。該式說明當K為直角三角形中α角的相鄰直角邊時,(Ktgα)為角α的對邊。由此可知,在曲線的各個位置, 其速度v與以K為底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線在所研究點處的切線的直角三角形的對邊高度(Ktgα)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù),按此便可由位移線圖作得速度線圖(v-v(t)曲線),作圖過程如下: 先建立速度線圖的坐標系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, 然后沿軸向左延長至o點,o0=K(mm),距離K稱為極距,點o為極點。過o點作s=s( t)曲線(圖1-6)上各位置切線的平行線o1"、o2"、o3"...等,在縱坐標軸上截得線段01"、02"、03"...等。由前面分析可知,這些線段分別表示曲線在2'、3'、4'... 等位置時的速度,從而很容易畫出位移曲線的速度曲線(圖1-7a)。 圖1-7速度線圖 a) 切線作圖 b) 弦線作圖 上述圖解微分法稱為切線法。該法要求在曲線的任意位置處很準確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實際上常用“弦線”代替“切線”，即采用所謂弦線法,作圖方便且能滿足要求,現(xiàn)敘述如下: 依次連接圖1-6中s =s(t)曲線上相鄰兩點,可得弦線1'2'、2'3'、3'4'...等,它們與相應(yīng)區(qū)間位移曲線上某點的切線平行。當區(qū)間足夠小時,該點可近似認為在該區(qū)間(例2,3)中點的垂直線上。因此我們可以這樣來作速度曲線:如圖1-7b所示,按上述切線法建立坐標系v=v(t)并取定極距K及極點o,從o點作輻射線o1'、o2'、o3'、o4'...等,使分別平行于弦線01'、1'2'、2'3'、3'4'...并交縱坐標軸于1"、2"、3"...等點。然后將對應(yīng)坐標點投影相交,得到一個個小矩形(例圖1-7b中矩形22"33"),則過各矩形上底中點(例圖1-7b中e,f點等)的光滑曲線,即為所求位移曲線的速度線圖(v=v(t)曲線)。 ⑵、圖解積分法 圖解積分法為圖解微分法的逆過程。 取極距Ｋ（mm），用圖解積分法由力矩Ｍr―φ曲線求得力矩所做的功Ａr―φ曲線（圖1-4）。 由于 其中 故?。羠―φ曲線縱坐標比例尺 求Ａr的理論依據(jù)如下： （3）凸輪機構(gòu)設(shè)計 1. 確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸 選定推桿的運動規(guī)律: 選推桿的運動規(guī)律為二次多項式運動規(guī)律，即等加速等減速運動規(guī)律。其運動規(guī)律表達式為: 等加速段: () 等減速段: () 由以上兩個表達式求得: () () 最大擺角時有: mm 如圖3-1所示為擺桿盤形凸輪機構(gòu)同向轉(zhuǎn)動的尖底擺桿盤形凸輪機構(gòu)，當推程尖底與凸輪輪廓上任一點接觸時，擺桿擺角為為擺桿的初始擺角，P點為擺桿和凸輪的相對瞬心，此時機構(gòu)的壓力角和傳動角如圖所示.由于擺桿和凸輪在瞬心點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) 過點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所示位置的接觸點處的壓力角正好滿足，比較式(10)和式(7)可知，直線便是在此位置時滿足式(10)以等到式成立的邊界?？梢宰C明直線左邊的陰影所示區(qū)域為保證擺桿運動規(guī)律和擺桿長度不變的a和的解域。在推程的各個位置都有這樣的解域，這些解域的交集便是推程時a和的解域。 圖3-1 圖3-2 回程時，<0，壓力角a<0，傳力條件變成-tan，由此可導出滿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的a和的解域。推程和回程的解域的交集便是該凸輪機構(gòu)保證傳力性能好的a和的解域。如圖3-2所示的是一個用作圖法求出的同向型凸輪機構(gòu)的a和的解域。由圖可知，的線圖是在擺桿的各個以A為圓心的以L=為半徑的圓弧線上取點如圖中，推程時沿著此位置時的擺桿直線內(nèi)側(cè)量取線段=80mm，得，過作直線使之與直線傾斜角；同理，回程時也可沿著擺桿直線外側(cè)量取回程時的線段，得，作直線使之與直線反向傾斜角。一般地，陰影區(qū)由多個位置時的邊界線圍成，顯然，選取的點數(shù)多， a和的解域就精確。這要，凸輪的轉(zhuǎn)動中心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所示求得的機架長度a=170mm，40mm 。 選取凸輪機構(gòu)為滾子從動件凸輪機構(gòu)。滾子半徑=(0.1-0.5)，取=15mm。 2. 凸輪廓線的繪制 ①選定角度比例尺，作出擺桿的角位移曲線，如圖3-3(b)所示，將其中的推程和回程角位移曲線橫坐標分成若干等分。 ②選定長度比例尺，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)后機架上擺桿轉(zhuǎn)動中心的圓。 ③自A點開始沿-方向把機架圓分成與圖3-3(b)中橫坐標相應(yīng)的區(qū)間和等分，得點，再以為圓心，以AB=L為半徑作弧與基圓交于點，得線段. ④自線段開始，分別作，使它們分別等于圖3-3(b)中對應(yīng)的角位移，得線段. ⑤將點連成光滑曲線，它就是所求理論輪廓線. ⑥實際輪廓線可用前述滾子圓包絡(luò)線的方法作出，如圖3-3(a)所示. 3-3(a) 3-3(b) 三 小結(jié) 這次關(guān)于插齒機床的課程設(shè)計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。通過三個星期的設(shè)計實踐，使我對機械設(shè)計有了更多的了解和認識。為我們以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 1、機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ)，是一門綜合性相當強的技術(shù)課程，它融《機械原理》、《理論力學》、《材料力學》、《公差與配合》、《CAD實用軟件》、《機械工程材料》、《機械設(shè)計手冊》等于一體。 這次的課程設(shè)計，對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想；訓練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際反系和解決工程實際問題的能力；鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識等方面有重要的作用。 在這次的課程設(shè)計過程中，綜合運用先修課程中所學的有關(guān)知識與技能，結(jié)合各個教學實踐環(huán)節(jié)進行機械課程的設(shè)計，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題和解決問題的能力，為我們以后對專業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的設(shè)計打下了寬廣而堅實的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計得到了指導老師的細心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導和幫助。設(shè)計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)努力學習和掌握有關(guān)機械設(shè)計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計習慣和思維從而提高設(shè)計實踐操作能力。