插床設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目 插床機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì) 10-7,10-11,10-4,11-23,11-6,11-12,11-14,11-17,11-21,11-22,26,12-14,16,21，動(dòng)量設(shè) 計(jì) 目 錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 .31.1 設(shè)計(jì)題目 .31.2 插床簡(jiǎn)介 31.3 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù) 41.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 42. 插床工作原理及功能分解 52.1 插床工作原理 5 2.2 工作分解 63. 機(jī)構(gòu)的選擇 63.1 機(jī)構(gòu)的選擇參考 63.2 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 74. 原動(dòng)機(jī)的選擇 75. 擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案 76. 繪制工作循環(huán)圖 87. 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 98. 插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

2、的綜合及運(yùn)動(dòng)分析138.1 插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的綜合 .13 8.2 運(yùn)動(dòng)分析 .159. 插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 1810. 插床創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案 .2211心得與體會(huì)及參考文獻(xiàn) .26設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1.1 設(shè)計(jì)題目插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2 插床簡(jiǎn)介金屬切削機(jī)床，用來加工鍵槽。加工時(shí)工作臺(tái)上的工件做縱向、橫向或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，插刀做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切削工件。 利用插刀的豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)插削鍵槽和型孔的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床。插床與刨床一樣，也是使用單刃刀具（插刀）來切削工件，但刨床是臥式布局，插床是立式布局。插床的生產(chǎn)率和精度都較低，多用于單件或小批量生產(chǎn)中加工內(nèi)孔鍵槽或花鍵孔，也可以加工平面、方孔或多邊形孔等，在批量生

3、產(chǎn)中常被銑床或拉床代替。普通插床的滑枕帶著刀架沿立柱的導(dǎo)軌作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，裝有工件的工作臺(tái)可利用上下滑座作縱向、橫向和回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鍵槽插床的工作臺(tái)與床身聯(lián)成一體，從床身穿過工件孔向上伸出的刀桿帶著插刀邊做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，邊做斷續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件安裝不像普通插床那樣受到立柱的限制，故多用于加工大型零件（如螺旋槳等）孔中的鍵槽。 插床實(shí)際是一種立式刨床，在結(jié)構(gòu)原理上與牛頭刨床同屬一類。插刀隨滑枕在垂直方向上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，工件沿縱向橫向及圓周三個(gè)方向分別所作的間歇運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。插床的主參數(shù)是最大插削長(zhǎng)度。插床是用于加工中小尺寸垂直方向的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。

4、圖1 插床示意圖1.3 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù)要求主執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作行程切削平穩(wěn)、壓力角較小。進(jìn)給機(jī)構(gòu)壓力角不超過許用值。設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7號(hào)題目參數(shù)題 號(hào)7主執(zhí)行機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)速n147曲柄LAB72插刀行程H140行程速比系數(shù)K1.7連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD0.60力臂d(mm)120工作阻力F(N)7500導(dǎo)桿質(zhì)量m3(kg)26導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS3(kgm2)1.3滑塊質(zhì)量m5(kg)45進(jìn)給機(jī)構(gòu)從動(dòng)件最大擺角y10°凸輪從動(dòng)件桿長(zhǎng)(mm)125推程許用壓力角a推程40°回程許用壓力角a回程50°滾子半徑rr(mm)15刀具半徑rc(mm)0.08插

5、刀阻力曲線如圖4所示。插刀在切入、退出工件時(shí)均有0.05H的空載行程。0.05H0.05HHSFmaxF圖2刨刀阻力曲線1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)1）完成各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇原動(dòng)機(jī)，擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，確定各級(jí)傳動(dòng)比，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)圖；2）按工藝要求進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖；3）對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)其中的一個(gè)位置加以驗(yàn)證，并根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果畫出插刀位移線圖，速度線圖和加速度線圖；4）用圖解法對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析；5）用解析法對(duì)控制工作臺(tái)橫向進(jìn)給的凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；6）用圖解法繪制控制工作臺(tái)橫向

6、進(jìn)給的凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線；7）根據(jù)機(jī)電液一體化策略和現(xiàn)代控制（包括計(jì)算機(jī)控制）理論，大膽提出一種或一種以上與該機(jī)現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。2 插床工作原理及功能分解2.1 插床工作原理插床是一種用于加工鍵槽、花鍵槽、異形槽和各種異性表面的金屬切削機(jī)床。如圖所示，裝有插刀的滑枕沿鉛垂方向(也可調(diào)有一定傾角)作往復(fù)直線主切削運(yùn)動(dòng)。工件裝夾在工作臺(tái)上，工作臺(tái)可作前后、左右和圓周方向的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可手動(dòng)，也可機(jī)動(dòng)但彼此獨(dú)立。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須與主切削運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，即插刀插削時(shí)嚴(yán)禁進(jìn)給，插刀返回時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)開始進(jìn)行，并于插刀重新切人工件之前完成復(fù)位。插床的主S3A2D4B31E(S5)

7、C5d圖3 運(yùn)動(dòng)示意圖切削運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度、拄復(fù)運(yùn)動(dòng)速度以及進(jìn)給量大小等均應(yīng)手動(dòng)可調(diào)。 圖3 運(yùn)動(dòng)示意圖2.2 功能分解1）夾緊工件動(dòng)作；2）工作臺(tái)進(jìn)行前后、左右和圓周方向的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；3）裝有插刀的滑枕沿鉛垂方向(也可調(diào)有一定傾角)作具有急回特性的往復(fù)直線主切削運(yùn)動(dòng)，插削工件形成各種槽等自己需要的形狀。3 機(jī)構(gòu)的選擇3.1 機(jī)構(gòu)的選擇參考根據(jù)上訴的設(shè)計(jì)要求和工作臺(tái)需要直線往復(fù)間歇性運(yùn)動(dòng)和間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)，還有插刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)在回程階段應(yīng)該盡可能的減少時(shí)間提高效率，因而采用具有急回特性的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)內(nèi)容如表2所示。插床機(jī)械設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)插削成形插刀直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（具有急回

8、特性）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)工作換位工作臺(tái)前后，左右方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪3.2主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 方案1方案2方案4方案3圖4主執(zhí)行機(jī)構(gòu)參考方案根據(jù)題目要求及所提供的參數(shù)分析，綜合插床機(jī)構(gòu)自身特點(diǎn)，以及機(jī)構(gòu)方案選擇的相關(guān)要求，我們最終選擇的主執(zhí)行機(jī)構(gòu)是方案1。因?yàn)榉桨?機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律較為簡(jiǎn)易，受力簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)易于控制分析。同時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角較小，有利于提高機(jī)構(gòu)受力情況，并且經(jīng)過分析計(jì)算得到該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率較其它方案高。故最終選擇方案1。4.原動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)上述的設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)以及插床自身工作特點(diǎn)，選擇合適的原動(dòng)機(jī)使得在通過它來傳遞動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)形式、參數(shù)。原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性以及各

9、項(xiàng)性能與機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的負(fù)載特征和工作要求的匹配，在很大程度上決定了整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的工作性能和機(jī)構(gòu)特征。根據(jù)本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，參考機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖以及傳動(dòng)特征，參照原動(dòng)機(jī)選擇的要求，根據(jù)題目所給插床的數(shù)據(jù)分析，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)暫時(shí)采用：Y180L-6,額定功率N=22KW，額定轉(zhuǎn)速n=970r/min，設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)規(guī)格Y180L-6極數(shù)6額定功率 （kw）15轉(zhuǎn)速 （r/min）970電壓 （V） 380額定電流 （A）6.5效率 （%）89.5功率因數(shù) （cos） 0.81重量 （kg）200最大長(zhǎng)、寬、高（mm）710x465x4305.擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案根據(jù)上述電動(dòng)機(jī)選擇

10、Y180L-6,額定轉(zhuǎn)速960r/min由題意得，假設(shè)插床每分鐘的往復(fù)次數(shù)為1575次，6檔，即轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=6由于本傳動(dòng)系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比所以帶傳動(dòng)的速比為8，齒輪傳動(dòng)的速比為也為8。公比則插床插刀各檔的速度為：75、54、39、29、21、15。由假設(shè)得：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速采用970轉(zhuǎn)/分。根據(jù)機(jī)構(gòu)的選擇，按已選定的兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式和機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。一個(gè)導(dǎo)桿插削機(jī)構(gòu)和皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)的不完全齒輪間歇旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。1）確定變速組數(shù)目和變速組排列方式 由于轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=6，故取兩個(gè)變速組，根據(jù)各變速組，根據(jù)各變速組中傳動(dòng)副數(shù)目應(yīng)遵循前多后少的原則，選擇: 即前面用一個(gè)三聯(lián)齒輪，后面用一

11、個(gè)雙聯(lián)齒輪。2）確定基本組和擴(kuò)大組根據(jù)前緊后松的原則，選擇6=31·23方案，即第一變速組為基本組，其三檔傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相差一格；第二變速組為擴(kuò)大組，兩檔傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相差三格。3）確定是否增加定傳動(dòng)比降速級(jí)由于本傳動(dòng)系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比為減小二級(jí)變速組的傳動(dòng)比，考慮到主執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)件必須與大齒輪固聯(lián)，且驅(qū)動(dòng)它的小齒輪不能做成滑動(dòng)齒輪，故這一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比固定。通過類比，選定為4。設(shè)增加一級(jí)V帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比選定為4.2，則二級(jí)變速組的最大傳動(dòng)比為：4)分配速比由上述計(jì)算知，變速組的最大傳動(dòng)比為3.811.44，設(shè)取第一變速組、第二變速組的最大傳動(dòng)比均為1.4×1.4=1

12、.96，則第一變速組的三個(gè)傳動(dòng)比分別為：1.96、1.4和1；第二變速組的二個(gè)傳動(dòng)比為1.96和0.714。6繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖1）首先確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)功循環(huán)時(shí)間T，在此選取曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)作為插床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。曲柄旋轉(zhuǎn)一周插頭就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次即一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。因?yàn)椴宕矙C(jī)械的生產(chǎn)效率是Q=30次/min，為了滿足效率，曲柄軸每分鐘轉(zhuǎn)速為n=30r/min，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間。 2）確定組成運(yùn)動(dòng)循環(huán)的各個(gè)區(qū)段，插床機(jī)械的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由兩段組成，即插刀進(jìn)給的工作行程及退回時(shí)的空回行程。為了提高工作效率，插刀回程時(shí)間應(yīng)盡可能的短，所以它必須有急回特性。取行程系速比系數(shù)K=1.7。3）確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)各個(gè)區(qū)段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間及相應(yīng)的

13、分配軸轉(zhuǎn)角。插床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間為：與此相對(duì)應(yīng)的曲柄軸轉(zhuǎn)角（即分配軸轉(zhuǎn)角）為：（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配軸轉(zhuǎn)角 插刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)插刀進(jìn)給運(yùn)動(dòng)插刀空回運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)靜 止旋轉(zhuǎn)7. 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：按許用壓力角確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑，選取滾子半徑，繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在3號(hào)圖紙上（參考圖例5）。根據(jù)已知值，以及給定的基圓建議值，在A3圖紙上確定圓心位置。做出基圓，再根據(jù)滾子半徑做出理論曲線。取一點(diǎn)為B點(diǎn)，由=95mm，從動(dòng)件桿長(zhǎng)=120mm，通過幾何做法找到點(diǎn)。連接，測(cè)得長(zhǎng)度為157mm為圓心距。由主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大運(yùn)動(dòng)擺角確定得

14、到凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)推程角為 46.7°，但是由于由于插刀在切入、退出工件時(shí)均有0.05H的空載行程，所以實(shí)際凸輪推程角應(yīng)為除去空載行程后的擺角，為41.6°。在此之后為了方便設(shè)計(jì)與分析，將回程角設(shè)為與推程角相等的度數(shù)，遠(yuǎn)停角大小為0°。將以上的數(shù)據(jù)全部帶入擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，計(jì)算得結(jié)果：擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)見下表4：進(jìn)給機(jī)構(gòu)從動(dòng)件最大擺角y10°凸輪從動(dòng)件桿長(zhǎng)(mm)125推程許用壓力角a推程40°回程許用壓力角a回程50°滾子半徑rr(mm)15刀具半徑rc(mm)0.08 表4根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到數(shù)值，求得各個(gè)坐標(biāo)

15、點(diǎn)距圓心的距離。以為基線順時(shí)針每轉(zhuǎn)5°確定一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。分別以這些點(diǎn)為圓心做出滾子的圓，用光滑的曲線連接各個(gè)點(diǎn)，得到實(shí)際凸輪輪廓線，再連接滾子圓的外切點(diǎn)，得到理論輪廓線。接著，根據(jù)軟件中的要求，即每5°一個(gè)單位，做出116各個(gè)軌跡點(diǎn)與O1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲線。根據(jù)計(jì)算結(jié)果中的轉(zhuǎn)角°和 角位移°兩項(xiàng)在A3圖紙右邊做出從動(dòng)件位移線圖。連接個(gè)點(diǎn)做出光滑曲線。最后要做出插刀工作行程圖，由給定數(shù)據(jù)的K值算出極位夾角大小為47°。由于插刀在切入、退出工件時(shí)均有0.05H的空載行程。所以做出4條虛線分別為41.6° 和46.6°的夾角。至此為止，

16、凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析圖基本完成了。如圖5、圖6、圖7所示。圖5 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖圖6 凸輪輪廓曲線與刀具中心軌跡圖7 凸輪理論廓線與滾子包絡(luò)線設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 與 說 明主 要 結(jié) 果8插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的綜合及運(yùn)動(dòng)分析曲柄轉(zhuǎn)速插刀行程行程速度比系數(shù)連桿與導(dǎo)桿之比力臂工作阻力導(dǎo)桿3的質(zhì)量導(dǎo)桿3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滑塊5的質(zhì)量8.1 插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的綜合1、計(jì)算極位夾角 ，曲柄角速度，曲柄角加速度2、求導(dǎo)桿長(zhǎng)度，連桿長(zhǎng)度，中心距根據(jù)插床機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，由幾何條件可得因?yàn)椋?、求弓形高，導(dǎo)路距離8.2 運(yùn)動(dòng)分析對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，由分析結(jié)果繪制插刀運(yùn)動(dòng)線圖，見一號(hào)圖右上側(cè)。其中最大壓力角。用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法

17、對(duì)其中的一個(gè)位置加以驗(yàn)證。1）選取合適的比例長(zhǎng)度，按照指定的位置作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，見附件二（1號(hào)圖）。2）確定構(gòu)件質(zhì)心：，易得滑塊上轉(zhuǎn)動(dòng)副與構(gòu)件5的質(zhì)心重合，即與重合。作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖后，取與的最大值之和的一半，作為構(gòu)件3的質(zhì)心，從圖上測(cè)得。3）按照下面的順序進(jìn)行速度分析（1）求導(dǎo)桿3上與滑塊中心重合的點(diǎn)的速度和滑塊速度根據(jù)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)合成，有 式中，取合適的速度比例尺，作出速度多邊形（見1號(hào)圖），在速度圖上標(biāo)注出，其中 根據(jù)剛體運(yùn)動(dòng)合成，有 沿導(dǎo)軌 與相反 式中，速度多邊形完成速度多邊形后，測(cè)量，可以得到導(dǎo)桿3的角速度大小1.38124rad/s，進(jìn)而可以求出以下各個(gè)值：（2）求導(dǎo)桿3上B點(diǎn)的加

18、速度和滑塊的加速度由點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)合成，有 向下 取合適的加速度比例尺，作出加速度多邊形（見1號(hào)圖左下角），在加速度圖上標(biāo)注出，其中 ，另外可得由剛體運(yùn)動(dòng)合成，有豎直向下 與相反 完成加速度多邊形后，測(cè)量，并求出以下值：加速度多邊形9. 插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析的結(jié)果，按照下列步驟用圖解法對(duì)插床主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析。1）、計(jì)算慣性力和慣性力矩導(dǎo)桿3的慣性力和慣性力矩為：慣性力作用在質(zhì)心 上?；瑝K5的慣性力為：，慣性力作用在質(zhì)心 上。2、動(dòng)態(tài)靜力分析1）以桿組4-5為示力體，根據(jù)平衡條件可得： 其中為構(gòu)件4與豎直方向的夾角。解方程可以求得和，。取合適的力比例尺，作出力多變

19、形。2）以桿組2-3為示力體，根據(jù)平衡條件可得：其中，和分別是力，與導(dǎo)桿3的夾角。解方程式可得，。3）以曲柄1為示力體，由平衡條件得： 式中，是力對(duì)點(diǎn)力臂的圖示長(zhǎng)度。根據(jù)方程式可求得平衡力矩 力多邊形1.38124rad/s10插床創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案-基于ADAMS對(duì)插床機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)10.1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。下圖為其參考示意圖，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置（皮帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)曲柄2轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊6沿導(dǎo)路yy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

20、運(yùn)動(dòng)時(shí)為空回行程，無阻力。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)（圖中未畫出）來完成的。10.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)要求：電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸2平行，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄2轉(zhuǎn)速偏差為±5。要求導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角不得小于60°；凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值之內(nèi)，擺動(dòng)從動(dòng)件8的升、回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律均為等加速等減速運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按0.95計(jì)算，系統(tǒng)有過載保護(hù)。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。10.3 試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)速n(r/min)：47； 行程速比系數(shù)K：1.7；曲柄

21、2(mm)：72； 插刀行程H(mm)：140；10.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容1）根據(jù)插床機(jī)械的工作原理，擬定23個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），并對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析對(duì)比。2）根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸, =(0.50.6) 。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說明書中。3）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。將導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，建立參數(shù)化的數(shù)學(xué)模型。利用ADAMS軟件分析出滑塊6的位移、速度、加速度及導(dǎo)桿4的角速度和角加速度運(yùn)動(dòng)曲線，并打印上述各曲線圖。要求將參數(shù)化建模過程詳細(xì)地寫在說明書中。4）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。通過參數(shù)化的建模，細(xì)化機(jī)構(gòu)仿真模型，并給系統(tǒng)加力，打印外加力的曲線，并求出

22、最大平衡力矩和功率。5）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸，將凸輪機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，在ADAMS軟件中建模，畫出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線，打印出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪機(jī)構(gòu)仿真模型。10.5建模過程通過點(diǎn):point1(0,0),point2(30,0),point18-2(-17,0) point5(-23.26,11.63),point18 (-17，(SQRT(225 - (zhangwei.Loc_X - POINT_5.Loc_X) * (zhangwei.Loc_X - POINT_ 5.Loc_X) + POINT_5.Loc_y)及桿1長(zhǎng)度15建立模型如下:10.

23、6優(yōu)化過程及結(jié)果將pointzhangwei橫坐標(biāo)設(shè)為DV11,縱坐標(biāo)為橫坐標(biāo)的變量，y=(SQRT(225 - (zhangwei.Loc_X - POINT_5.Loc_X) * (zhangwei.Loc_X - POINT_5.Loc_X) + POINT_5.Loc_y)， V1) DV_11 Units : NO UNITSTrial O1 DV_11 Sensitivity 1 -3.8542 -29.700 0.00011830 2 -3.8539 -27.200 0.00011011 3 -3.8536 -24.700 9.9270e-005 4 -3.8534 -22.20

24、0 9.8237e-005 5 -3.8531 -19.700 9.9841e-005Design Variables V1) DV_11 Units : NO UNITSTrial O1 DV_11 Sensitivity 1 -3.8536 -24.800 9.7946e-005 2 -3.8536 -24.750 9.7894e-005 3 -3.8536 -24.700 9.7790e-005 4 -3.8536 -24.650 9.7690e-005 5 -3.8536 -24.600 9.7641e-005心得與體會(huì) 在短短兩周的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中，我們擺正態(tài)度，努力鉆研，虛心學(xué)習(xí)

25、，讓我們?cè)诖诉^程中學(xué)習(xí)和感悟到了很多。在分配到課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，小組三名成員晉磊、朱振亞、張衛(wèi)進(jìn)行了大量前期準(zhǔn)備工作，在圖書館、電子閱覽室查閱相關(guān)資料，事先對(duì)插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了充分的認(rèn)識(shí)，并能聯(lián)系機(jī)械原理課程中的理論知識(shí)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我們受益匪淺。我們不僅學(xué)習(xí)到了書本上學(xué)不到的知識(shí)，而且還培養(yǎng)了我們的動(dòng)手實(shí)踐能力。一、 梳理知識(shí)脈絡(luò)，理論聯(lián)系實(shí)際。機(jī)械原理課程的特殊性，以及為達(dá)到培養(yǎng)以學(xué)生具有一定的機(jī)械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，就要求我們能夠獨(dú)立地思考并解決問題。課程建立了“以設(shè)計(jì)為主線，分析為設(shè)計(jì)服務(wù)，落腳點(diǎn)是機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)”的新體系。我們?cè)诮Y(jié)束學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程后，知識(shí)相對(duì)局限，只是掌握

26、大部分的理論核心知識(shí)，知識(shí)獨(dú)立且關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。通過為期兩周的課程設(shè)計(jì)，我們能把學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問題中去，通過對(duì)簡(jiǎn)單插床的受力分析、速度分析、加速度分析，讓我們熟練的掌握并運(yùn)用圖解法、解析法，能夠按照設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)凸輪尺寸，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)分析。我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中，不僅對(duì)課本上的知識(shí)有了更深層次的理解，還對(duì)工程設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識(shí)，為以后的工作及學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、培養(yǎng)集體精神，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。此次設(shè)計(jì)活動(dòng)培養(yǎng)了大家的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力，增進(jìn)了成員間彼此的友誼。我們從中體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的必要性。首先，我們從設(shè)計(jì)任務(wù)書入手，以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，在多個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中確定最優(yōu)方案。在確定了設(shè)計(jì)參數(shù)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案之后，小組成員分工明確、團(tuán)結(jié)合作，即使制定了設(shè)計(jì)計(jì)劃與日程表，并且迅速的組織實(shí)施。在整個(gè)過程中，離不開