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1、机械原理课程设计报告插床机构说明书 目录 第一章绪论 第二章插床主体机构尺寸综合设计 第三章插床切削主体结构运动分析 第四章重要数据及函数曲线分析 第五章工作台设计方案 第六章总结 机械原理课程设计任务书 一、设计题目插床传动系统方案设计及其运动分析 二、主要内容 1）对指定的机械进行传动系统方案设计； 2）对执行机构进行运动简图设计（含必要的机构创意实验）； 3）飞轮设计； 4）编写设计说明书。 三、具体要求 插床是用于加工各种内外平面、成形表面，特别是键槽和带有棱角的内孔等的机床（如图1所示），已知数据如下表（参考图2）。 参数n r H L O1O2C1C2C3C4G3G5J S3Q K
2、 单位rpm mm mm mm mm mm mm N N Kgm2N 数据60 100 150 120 50 50 120 160 320 0.14 1000 2 0.05 另：l BC/l BO2=1,工作台每次进给量0.5mm，刀具受力情况参考图2。机床外形尺寸及各部份联系尺寸如图1所示（其中：l1 =1600，l2 =1200, l3 =740, l4 =640, l5 =580, l6 =560, l7 =200, l =320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,单位均为mm，其余尺寸自定。 8 四、完成后应上交的材料 1) 机械原理课程设计说明书； 2) 一
3、号图一张，内容包括：插床机构运动简图、速度及加速度多边形图、S（）-曲线、 V（）-曲线和a（）-曲线； 3) 三号坐标纸一张：Med（）、Me r（）-曲线； 4) 一号图一张，内容包括：插床工作循环图、工作台传动方案图。 五、推荐参考资料 1)机械原理课程设计指导书（西华大学机械学院基础教学部编） 2) 机械原理（孙桓主编，高等教育出版社） 3) 机械原理较程（孙桓主编，西北工业大学出版社） 啊1111 指导教师签名日期年月日 系主任审核日期年月日 第二章 插床主体机构尺寸综合设计 机构简图如下： 已知21O O =150mm ，1/2 BO BC ，行程H=100mm ，行程比系数K=2
4、， 根据以上信息确定曲柄,1A O 2,BO BC 长度，以及2O 到YY 轴的距离 1.A O 1长度的确定 图 1 极限位置 由)180/()180(00-+=K ，得极为夹角： 060=， 首先做出曲柄的运动轨迹，以1O 为圆心，A O 1为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当A O 2转到12A O ，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当A O 2转到22A O ，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到12A O 与22A O 得夹角即为极为夹角 060=。由几何关系知，212211O O A O O A =，于是可得，021221160=O O A O O A 。由几
5、何关系可得： 2111cos O O A O ?= 代入数据，21O O =150mm ，060=，得 mm A O 751= 即曲柄长度为75mm 2. 杆2BO BC 、的长度的确定 图 2 杆BC ，BO 2长度确定 由图2 知道，刀具处于上极限位置2C 和下极限位置1C 时，21C C 长度即为最大行程 H=100mm ，即有21C C =100mm 。 在确定曲柄长度过程中，我们得到021221160=O O A O O A ，那么可得到 022160=B O B ，那么可知道三角形221O B B ?等边三角形。 又有几何关系知道四边形1221C C B B 是平行四边形，那么12
6、12C C B B =，又上面讨论知 221O B B ?为等边三角形，于是有1221B B O B =，那么可得到mm O B 10022=,即mm BO 1002= 又已知1/2=BO BC ，于是可得到 mm BO BC 1002= 即杆2,BO BC 的100mm 。 3.2O 到YY 轴的距离的确定 图 3 2O 到YY 轴的距离 有图我们看到，YY 轴由3311y y y y 移动到过程中，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： B 1 1当YY 轴与圆弧12B B 刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧1
7、2B B 相切与B1 点时，当B 点转到12,B B ，将会出现最大压力角。 2.当YY 轴与12B B 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角都为最佳，我们可以选取YY 轴通过CB1中点（C 点为12B O 与12B B 得交点）。又几何关系知道： 2/)cos (cos 22222222C O B B O B O C O B B O l ?-+?= 由上面的讨论容易知道02230=C O B ，再代入其他数据，得： mm l 3.93= 即2O 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。选取1:1 的是比
8、例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。 第三章 插床切削主体机构及函数曲线分析 主体机构图见第一张图。 已知m r w /60=，逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速度，加速度向下为正，插刀处于上极限位置时位移为0. 当O 175=? （1）位移 在1：1 的基础上，量的位移为79.5mm 。，即 曲柄转过175时位移为79.5mm 。 （2）速度 由已知从图中可知，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得 += 方向 大小?22 33 A A A A v v v 其中，2A V 是滑块
9、上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。 又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得： += ?CB B C v v v 方向 大小 其中，C v 是C 点，即插刀速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 是B 点速度。 又B 点是杆件3 上的一点，杆件3围绕2O 转动，且B 点和杆件与A 点重合的点在2O 的 两侧，于是可得： 33 22A A O B O B v v -= 由图量的mm A O 22032=,则
10、可到 3220 100 A B v v = 由已知可得s mm A O w v A /47175212?=?=，规定选取比例尺mm s mm u /151-?=，则可的矢量图如下： 最后量出代表C v 的矢量长度为12mm, 于是，可得 C v =0.174m/s 即曲柄转过175时，插刀的速度为0.174m/s 。 （3）加速度 由理论力学知识可得矢量方程： + + = ？ 方向 ？大小?23232 A3 r A A k A A A 其中，2A 是滑块上与A 点重合点的加速度，2A =212/88.29577544s mm A O ?=?， 方向由4A 指向1O ；k A A 2 3 是科氏
11、加速度，2 23323/10802s mm v A A k A A ?=（其中233,A A A v v 大小均从速度多边形中量得），q 方向垂直42A O 向下；r A A 23是4A 相对于滑 块 的加速度，大小位置，方向与42A O 平行；n A3A2 是C 点相对于B 点转动的向心加速 度，n A3O2=22 /43.993/s mm BC v CB ,方向过由C 指向B ；t O A 2 3是C 点相对于B 点转动 的切向加速度，大小位置，方向垂直BC 。次矢量方程可解，从而得到3A 。 B 时杆AOB 上的一点，构AOB 围绕2O 转动，又4A 与B 点在2O 的两侧，由 R R
12、n t 2,=（是 角加速度）可得 33 22A A O B O B -= 量出42A O 则可得到B 的大小和方向 又由理论力学,结合图可得到； + + = 方向 大小?CB t n CB B c 其中， B 在上一步中大小方向都能求得；n CB 是C 相对于B 点转动的向心加速度 22/36/s mm BC v BC n CB =，方向由C 点指向B 点；t CB 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mm s mm u /362-?=，可得加速度矢量图如下： 最后由直尺量的c a 长度为12mm ，于是
13、，可得c a 2/432.0s m 当O 355=? （1）位移 在1：1 的基础上，滑块的位移为1.5mm 。，即 曲柄转过355时位移为1.5mm 。 （2）速度 由已知从图中可知，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得 += 方向 大小?22 33 A A A A v v v 其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。 又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不 同点的方法可得：