插床機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、插床機(jī)構(gòu)綜合與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄題目及設(shè)計(jì)要求2一、設(shè)計(jì)題目2二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求3三、設(shè)計(jì)任務(wù)3設(shè)計(jì)：4一、確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖41、插削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：42、送料機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)）的設(shè)計(jì)：5二、假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線（插削機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析）91）位置分析92）角速度分析93）角加速度分析10三、在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩13四、確定電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。15五、取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。16六、感想與建議。16七、參考文獻(xiàn)。16題目及

2、設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)題目ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2yyQS5S1圖3-30 插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖插床是常用的機(jī)械加工設(shè)備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖615為某插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖。該插床主要由帶轉(zhuǎn)動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)減速后帶動(dòng)曲柄1回轉(zhuǎn)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)123456，使裝有刀具的滑塊沿道路yy作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng)。為了縮短空程時(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)件和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）來實(shí)現(xiàn)的。畫出）來實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)圖3-30所示

3、的插床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的綜合與分析，并進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求依據(jù)插床工況條件的限制，預(yù)先確定了有關(guān)幾何尺寸和力學(xué)參數(shù)，如表64所示。要求所設(shè)計(jì)的插床結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高。 表64 插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分組1234插刀往復(fù)次數(shù)n（次/min）306090120插刀往復(fù)行程H（mm）1501209060插削機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130桿長(zhǎng)之比L(BC)/L(o3B)1111質(zhì)心坐標(biāo)a(mm)60555045質(zhì)心坐標(biāo)b(mm)60555045質(zhì)心坐標(biāo)c(mm)130125120115凸輪擺桿長(zhǎng)度Lo4d(mm)12512

4、5125125凸輪擺桿行程角(°)15151515推程許用壓力角(°)45454545推程運(yùn)動(dòng)角0(°)60906090回程運(yùn)動(dòng)角0'(°)90609060遠(yuǎn)程休止角01(°)10151015推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加等減余弦正弦5次多項(xiàng)式回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速等速等速等速速度不均勻系數(shù)0.030.030.030.03最大切削阻力Q(N)2300220021002000阻力力臂d(mm)150140130120滑塊5重力G5(N)350340330320構(gòu)件3重力G3(N)150140130120構(gòu)件3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3(kg*m2)0.120.110.10

5、.1三、設(shè)計(jì)任務(wù)1.         針對(duì)圖1所示的插床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（插削機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)）方案，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；H0.05HG0.05HOS5圖3-31 插刀所受阻力曲線2.         假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線；3.         在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如

6、圖616所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩；4.         確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速；5.         取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；6.         編寫課程設(shè)計(jì)說明書；7. 感想與建議。設(shè)計(jì)：一、確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1、插削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：由題知：桿1的極位夾角為=1

7、80*（K-1）/（K+1）； 故有為了使構(gòu)件4對(duì)構(gòu)件5的平均傳動(dòng)角比較大，故應(yīng)有：則可得：所得數(shù)據(jù)如下：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)x(mm)1401128456y(mm)75604530L3(mm)1501209060L4(mm)1501209060L1(mm)807570652、送料機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)）的設(shè)計(jì)：四種方案的推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1、 等加速等減速2、 余弦3、 正弦4、 五次多項(xiàng)式回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：修正后的等速回程取正弦加速度加速階段（）：等速階段正弦加速度減速階段（）：所得數(shù)據(jù)如下：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心距Lo2o4(mm)1008510585滾子半徑rt(mm)15151515基圓半徑R0(mm)48544855四

8、種方案下的凸輪輪廓曲線如下：第一組：第二組：第三組：第四組：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖：二、假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線（插削機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析）1）位置分析建立封閉矢量多邊形 （式1）將機(jī)構(gòu)的封閉矢量方程式（1）寫成在兩坐標(biāo)上的投影式，并化簡(jiǎn)整理成方程左邊僅含未知量項(xiàng)的形式，即得：（式2）解上述方程組得：（式3）2）角速度分析分別將（式2）對(duì)時(shí)間取一次導(dǎo)數(shù)，可得（式4）解之可得s3,3,4,s5。3）角加速度分析分別將（式2）對(duì)時(shí)間取二次導(dǎo)數(shù)，可得加速度關(guān)系（式5）采用高斯消去法可求解（式5）可解得角加速度dds3,3,4,dds5；各方案滑塊C的位移和速度變化規(guī)律曲線，即S5、S5

9、的變化規(guī)律如下圖：A組B組：C組D組三、在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩 A組：01020304050259.3098255.3141245.8876231.1217211.3963187.16460708090100110158.9173127.146692.2860254.6429-1.100276.90638112013014015016017016.0754826.9690840.3150156.3231872.2219278.6399218019020021022023066.5666940.57

10、02427.7800523.0548520.0794916.4677824025026027028029012.006896.9062111.38572356.1555195.39985131.6296300310320330340350164.36193.027217.0809236.0431249.542257.3333B組：01020304050219.3244214.5626205.6179192.1321174.4833153.112760708090100110128.4994101.133571.4851639.9689-0.680418.22662812013014015016

11、017019.2878433.7730753.3632678.50911102.322102.313118019020021022023061.53863-5.21395-20.8057-11.9901-1.159854.7897612402502602702802906.4522215.397332.72574945.4038979.88536111.5567300310320330340350140.0074164.749185.3081201.282212.3726218.403C組：01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.81512

12、1.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.02

13、11169.1897177.9851182.3018D組：01020304050147.7851141.2404133.1889122.0764108.294992.2716070809010011074.4543455.3136935.3437815.085881.27659611.4879512013014015016017025.0567244.095971.38969107.3844139.3778129.081418019020021022023055.4567-74.3289-91.7908-65.0962-35.1491-15.1063240250260270280290-3.8

14、65111.7745334.07744625.3851551.4283275.0847930031032033034035096.03819113.9072128.3351139.0449145.8685148.7582四、確定電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。等效構(gòu)件（曲柄1）上所需平均功率：平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583751.8974設(shè)減速機(jī)構(gòu)中齒輪傳動(dòng)效率1=0.95；帶傳動(dòng)效率2=0.9；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇的電動(dòng)機(jī)性能如下：型號(hào)Y801-4Y90L-6Y90L-6Y90L-6額定功率/kw0.551.11.11.1額定轉(zhuǎn)速/(r/min)139091091091

15、0額定轉(zhuǎn)矩/(N*m)3.78666電機(jī)效率0.7050.7350.7350.735設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)比=額定轉(zhuǎn)速/曲柄轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)各傳動(dòng)比如下：傳動(dòng)比46.315.210.17.6齒輪傳動(dòng)比5.8322帶傳動(dòng)比8553.8齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)如下：模數(shù)m(mm)1.522.52.5Z120202020Z2116604040Lo1o2(mm)102807575帶輪設(shè)計(jì)參數(shù)如下：D1/mm160125125114D2/mm20252530五、取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。所求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.

16、7771187.114175.387738.18862六、感想與建議。感想：在設(shè)計(jì)過程中采用分塊設(shè)計(jì)方法可以使問題得到簡(jiǎn)化，如：、將整個(gè)插床機(jī)構(gòu)分為插削機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)，而插削機(jī)構(gòu)又以六桿機(jī)構(gòu)為主，依據(jù)插床工況條件的限制，題中預(yù)先確定了有關(guān)幾何尺寸和力學(xué)參數(shù)，因此在滿足所設(shè)計(jì)的插床結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高的前提下設(shè)計(jì)了其他相應(yīng)參數(shù)。設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)凸輪時(shí)，由于回程角比較小，若為簡(jiǎn)單的等速回程過程，則會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)失真現(xiàn)象，故設(shè)計(jì)時(shí)將將回程規(guī)律做了一定修正。2、電機(jī)選擇時(shí)在滿足高效率的前提下找到合適的傳動(dòng)比并通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)找到合適的電機(jī)。在此假設(shè)了機(jī)構(gòu)的效率，電機(jī)等速特性等，以便簡(jiǎn)化問題，且同時(shí)其對(duì)設(shè)計(jì)目的影響較小。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我們?cè)诜治銮宄}目要求后討論最佳解法并通過編程來解決。先做好分析后著手做設(shè)計(jì)具體細(xì)節(jié)達(dá)到了事半功倍的效果。另外由于知識(shí)的有