插件設(shè)計說明書機械插床設(shè)計

1、 三、作業(yè)內(nèi)容 1、導(dǎo)桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析 2、凸輪機構(gòu)的設(shè)計 3、齒輪機構(gòu)的設(shè)計 4、導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)機理分析 參考資料一、 課程設(shè)計的任務(wù)本作業(yè)的任務(wù)是對插件的導(dǎo)桿機構(gòu)進行運動分析，設(shè)計凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進行導(dǎo)桿的動態(tài)靜力分析和確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量完成一號圖紙一張，二號圖紙兩張及計算說明書一份二、 機構(gòu)簡介與題目數(shù)據(jù)機構(gòu)簡介，如圖1-1a所示為一插件的運動簡圖，該插件主要由齒輪機構(gòu)，導(dǎo)桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)組成，電機通過齒輪(1)、(2)、6等減速裝置（齒輪(1)、(2)之前的齒輪裝置部分圖上未標(biāo)出）使導(dǎo)桿機構(gòu)1,2,3,4,5,6,轉(zhuǎn)動，于是裝有刀具的滑塊便沿著yy導(dǎo)路作往復(fù)運動（

2、為了提高生產(chǎn)效率，要求刀具具有急回運動），插件就是這樣完成切削運動的。刀具與工件之間的進給運動是由固結(jié)于軸o2上的凸輪驅(qū)動擺動從動件和它有關(guān)機構(gòu)來完成的。機構(gòu)運動簡圖(數(shù)據(jù)見表14)h0.05hg0.05hos5圖3-31 插刀所受阻力曲線作業(yè)內(nèi)容導(dǎo)桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析符號nkhlbo/lo3blo2o3abc單位r/minmmmmmmmmmm數(shù)據(jù)60210011505050125abcdho2xdbo1o3ca123456n2n1z1z2yyqs5s1圖3-30 插床機構(gòu)運動方案示意圖表14lo2o3作業(yè)內(nèi)容凸輪機構(gòu)的設(shè)計符號lo4d從動桿加速度規(guī)律單位度度mm度度度數(shù)據(jù)154012560

3、1060等加等減且加速度相等作業(yè)內(nèi)容 齒輪機構(gòu)的設(shè)計符號z1z2m d單位 mm 度數(shù)據(jù) 20 40 8 20作業(yè)內(nèi)容導(dǎo)桿機構(gòu)動態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定符號g3g5js3dq單位nnkgm2mmn數(shù)據(jù)1603200.1412010001/25三、作業(yè)內(nèi)容1、導(dǎo)桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析已知：行程速比系數(shù)k，滑塊5的沖程h，中心距l(xiāng)o2o3，各構(gòu)件重心s的位置，曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速n。要求：設(shè)計導(dǎo)桿機構(gòu)，作兩個位置的機構(gòu)速度與加速度多邊形，及滑塊的運動線，以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析作業(yè)一起畫在一號圖紙上，整理計算說明書。步驟：（1）連桿機構(gòu)的設(shè)計 k=2 =180*（k+1 ）/(k-1)=60

4、又h=100mm 則處于極限位置時b1b9=h=100mm （ 如圖所示12 ） 畫出滑塊處于兩個極限位置時的極位夾角=60，將圓o2等分為12等份，以1和9的位置分別對應(yīng)上極限和下極限位 o3ao2a ao2o3 =60 lo2o3=150mm lao2=75mm 根據(jù)對頂角相等可得bo3b9=60 又lbc/lbo3=1 b1o3b9為等邊三角形 沖程 h=100mm lb1b9=100mm lbo3=100mmm 導(dǎo)路yy過了bb高的一半且沿豎直方向。由以上可計算得出了機構(gòu)各部分的基本尺寸。 作機構(gòu)運動簡圖 選長度比例尺寸ul=1mm/mm,按分配的兩個位置2,9作出機構(gòu)的運動簡圖，其中

5、9的位置用粗實線畫出，2位置用細(xì)實線畫出。 作圖時曲柄的位置分布如 下圖13 圖13 取滑塊5在上極限所對應(yīng)的曲柄位置作為起始位置1，并依轉(zhuǎn)向得曲柄圓周十二等分，得十二位置。另外，再作出滑塊在下極限位置時開始 切削和終止切削所對應(yīng)的位置9， 1和8。（機構(gòu)運動簡圖如圖1-4） 選取速度比例尺uv=0.005（m/s）/mm,加速度比例 ua=0.05（m/s2）/mm,用相對運動圖解法作該兩位置2和9的機構(gòu)速度多邊形，并將結(jié)果列于表12 分析9位置 由齒輪的速度n=60r/min 得1= 則 a2 =a1=1lo2a=2*3.14*0.075=0.471m/s方向o2a= + 大小 : ？ v

6、 ？ 方向 ： ao3 ao2 /ao3 又9位置時ao3ao2則 =0 = =0.471ms w3=0畫出速度多邊形，為一條射線 因為a3=0，構(gòu)件3瞬時靜止，所以固結(jié)在b點 和重心s3 點速度也為零，即b=0，s3=0。 = + 大小 ? 0 ? 方向 沿yy v bc vb=0 則vc=0 所以9位置的速度多邊形就是上圖。 加速度分析 aa1 = + 因為是勻速轉(zhuǎn)動，所以=0 aa1=* lao2=2*2*3.14*3.14*0.075=2.96m/s2 方向：ao2（o3a） aa2= aa1=2.96 m/s2 方向：ao2（o3a） aa:3=aa2=2.96 m/s2 方向：ao

7、2（o3a） 由加速度影像定理，可求出固結(jié)在3構(gòu)件上b點 和s3的加速度 = + 大小: ? v ? 方向: 沿y-y v bc ac= *ua=2.05m/s2 3=0 ak=0 方向:沿y-y ab= *ua=lbo3/lao3 *aa3 =2.28m/s2 方向：o3b acb= *ua=1.1m/s2 方向：bc as3= = *ua*lo3s/lao3 =2.85 m/s2 方向：o3 s3 由 3* lo3a= 則3=22.77s-2 (方向順時針) 則9位置加速度多邊 形為上圖 分析2位置由前面知 a1=a2=0.471 ms = + 大?。?？ v ？方向： ao3 ao2l

8、ao3則 va3=*uv =0.21 ms 方向：o3a va3a2=*uv=0.42ms 方向：ao3 固結(jié)在構(gòu)件3上的b點和重心點s3速度vs3= va3* lo3s/ lao3=0.1565 ms 方向：o3s1= va3/ lao3=0.42 ms 方向：逆時針 vb=3* lbo3=0.125 ms 方向：o3b = + 大小: ? v ？方向： 沿y-y o3b cbvc=* uv=0.11 ms 方向：沿y-y vcb= *uv=0.0575 ms 方向：cb則2位置速度多邊形為上圖所示。加速度分析aa1= aa2 =* lo2a =0.296 m/s2 + = + + 大小：

9、？ v v v ？方向：o3a ao3 ao2沿va3a2繞3轉(zhuǎn)過90 ao3=*lo3a=0.262m/s2 方向：ao3=2*3*va3a2=1.05m/s2 方向：o3a 向下由加速度影像定理可求出固結(jié)在構(gòu)件上b點和s3的加速度 = + + 大小： ？ v ？v方向 ：沿yy v bc 方向：bcab=lbo3/lao3*aa3=0.9m/s2 方向：o3b=*lcb=/lcb=0.033 m/s2 方向：bcac =*ua=0.95m/s2 方向：沿y-yas3 =*ua*lo3s/lao3 =1.2m/s2 方向：o3s3由3= / lo3a= 9.39 s-2 方向：順時針位置項目

10、w1va2va3a2vcbvcvs3w326.280.4710.420.05750.110.15651.2596.280.4710.4710000單位m/ss-1aa2acas33va32.961.050.2621.5750.0330.951.29.390.212.96002.961.12.052.8522.770m/s2s-2m/s根據(jù)機構(gòu)各個位置，找出滑塊5上c點的各對應(yīng)點，以1點位置為起始點，量取滑塊的相應(yīng)位移，取位移比例尺us=1mm/mm,作s（t）線圖，取us=1mm/mm便于從機構(gòu)直接量取滑塊位移，然后根據(jù)s（t）線圖，用圖解法線微分法作滑塊的速度vc（t）線圖，分別見下圖15

11、圖 1 - 5 作法為：a、 將sc（t）曲線的橫坐標(biāo)系分為十二等分，過這些等分點作縱坐標(biāo)與曲線相交得點1,2,3,b、 過點1,2,3作弦線12, 23， 34， c、 在速度曲線的橫坐標(biāo)軸上自原點o向左選取一段等于kmm的合適距離得點p點。d、 過p點引平行于各弦12, 23， 34， 的射線，他們與縱坐標(biāo)相交于1,2,3，等點e、 將所有的1,2,3，各點分別投影到相應(yīng)的縱坐標(biāo)線 上，得到一系列長方形。f、 過原點o及各長方形頂邊中點a，b，c等連成圓滑曲線即為所求的曲線v（t）。 比例計算ut=1s/120mm=0.00833s/mm n=60r/min 凸輪與曲柄共軸，所以凸輪轉(zhuǎn)一圈

12、用1s的時間k=us/(utx)=0.001/0.0833mm=12mmuvc=us/uck=0.010 ual= uvc/ utk=0.100加速度線圖如下圖16加速度線圖用圖解微分法作，做法類似于作速度線圖。2、凸輪機構(gòu)的設(shè)計 已知：從動件最大擺角max，許用最大壓力角max，從動件長度lo4d，從動桿運動規(guī)律，推程運動角，遠(yuǎn)休止角s,回程運動角0，凸輪和曲軸共線。 要求：確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，畫圖輪實際的輪廓曲線。 步驟：（1）根據(jù)給定的從動桿運動規(guī)律，計算推程和回程中的 的最大值，然后利用作圖法作出（）及（）的線圖。 a、由已知的從動件的運動規(guī)律是等加速還是等減速運動，

13、且其絕對值相等，所以的最大值是在=時，即在推程的一半位置處。 在0, ,即0,30時 =2h/2*2 則=4h/2* 又h=15/180 =60/180當(dāng)=30時，=0.5當(dāng)=0時，=0b.根據(jù)等加速和等減速運動規(guī)律和上步求得的最大值作圖，如下圖：c.由等加速和等減速且絕對值相等運動規(guī)律： 在0,30時, =2h/2*2 =4h/2=3/選取適當(dāng)?shù)乇壤咦鲌D，見下圖：d.根據(jù)從動件的運動規(guī)律用作圖作出（）線圖 （a）將推程的一半三等分，每份都是10度； （b）以為max=15度，所以當(dāng)=30度時，=7.5度； （c）從端點1引一條射線，截取長度適宜的線段將其9等分； （d）如圖17，作出0,

14、時的（）曲線圖；（e）根據(jù)等加速和等減速運動規(guī)律，其余部分可以用鏡像對稱畫出。比例尺的計算：u=（60+10+60）/180*=0.01621u =0.5/40mm=0.0125u =0.03183 u=0.00403 （2）求基圓半徑r0及凸輪回轉(zhuǎn)中心o2至從動桿擺動中心o4的距離lo2o41.如圖18所示 選定比例尺ul =2，根據(jù)給定的從動輪長度lo4d=125mm，從動件運動規(guī)律（），畫出擺動從動件在推程和回程的一系列位置1,2,314，以及凸輪的轉(zhuǎn)向w（逆時針）。2.按照從動件在推程和回程時從動件速度矢量 繞d點w轉(zhuǎn)90度得判定原則，在o4d的延長線的外側(cè)和內(nèi)測定出各點徑向長度，為改

15、點對應(yīng)的 與從動桿長度lo4d的乘積；3.對于推程和回程分別作與o4 d成90- =50，便可交出基圓圓心應(yīng)處的陰影區(qū)域（上面與o4 d成50度所做的線的兩條邊界線的交點，如圖），顯然，圓心一經(jīng)選定，則基圓半徑r0=lo2d，最小基圓半徑為r0= * ul =60mm，凸輪與從動件間的中心距l(xiāng)o2 lo4= ，ul =147mm（3）根據(jù)凸輪的轉(zhuǎn)向，lo4d （）圖線和上述求得的r0，lo2o4畫出凸輪理論輪廓曲線，選取滾子半徑rg，畫出凸輪的實際輪廓曲線。1.在大圖上選取比例尺rl=1；2.由凸輪擺動從動件的起始位置，根據(jù)已求出的內(nèi)容畫出凸輪理論輪廓曲線；3.滾子半徑的選擇標(biāo)準(zhǔn) rg=(0.

16、10.5) r0 且rl 0.8 pmin也就是滾子半徑介于基圓半徑0.1到0.5之間；且滾子半徑要小于最小曲率半徑的0.8倍，由后面知pmin=33mm，rg取15mm；4.最小曲率半徑的確定，在理論輪廓曲線的最尖點，畫三個半徑相同，且相當(dāng)小的圓，其中兩個小圓相切，第三個小圓以切點為圓心，連接第三個圓與第一個小圓的倆個交點并延長，再連接第三個圓與第二個圓的相交點并延長，兩延長線的交點p就是最小曲率半徑中心，從最小曲率中心到理論輪廓曲線的距離極為最小曲率半徑pmin；5.確定o2o4點畫圓； 3.齒輪機構(gòu)的設(shè)計 已知：齒數(shù)z1，z2，模數(shù)m，分度圓壓力角 ，正常制標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，齒輪2與曲柄共軸

17、； 要求：計算該對傳動齒輪的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動嚙合圓，并整理說明書。步驟：（1） 計算該對齒輪傳動的各部分尺寸如下表13項目數(shù)據(jù)分度圓半徑r1=m* z1 /2=160mm基圓半徑rb1 = r1*cos=75.1754 rb2=r2*cos=150.3508mm齒頂圓半徑ra1 = r1 +m = 88mm ra2= r2+ m =168mm齒根圓半徑rf1= r1- m(+c*)=70mm rf2= r2- m(+c*)=150mm齒頂高h(yuǎn)a = m =8mm齒根高h(yuǎn)f = rf1= m(+c*)=10mm齒全高h(yuǎn)= ha + hf =18mm基節(jié)pb=p* cos=m c

18、os=23.6171mm中心距a=1/2*( r2 +r1 )=240mm傳動比i12 =1/2=n1 / n2 = z1 / z2 =2理論嚙合線=(r2+r1)sin=81.0848mm實際嚙合線=+=(-)+(-)=38.6183mm重合度=/pb=1.6352（2） 繪制齒輪嚙合圓，長度比例尺的選取能使圖上齒高達(dá)到3050mm，繪制齒廓時，對于根圓小于基圓的齒輪，器齒輪的非漸開線部分用徑向線畫出，徑向線與齒根圓的相切處用半徑為0.2m（模數(shù)）的圓弧連接之，要求每個齒輪畫出三個完整的輪齒，其位置要使兩齒輪在嚙合線上有兩對齒圓時參加嚙合。 . 選取比例尺：齒高h(yuǎn)=18mm，所以ul = 0

19、.5 0.2m =0.2*0.8=1.6mm作有效嚙合長度中心距 a=240mm分別以o1，o2為圓心作兩齒輪的基圓，并由齒輪的轉(zhuǎn)向確定兩基圓的內(nèi)公切線， ,為兩切點的連線，即為實際嚙合線。.分別作兩齒輪的分度圓與兩輪中心距相交于p點，且讓 過p點，再作兩齒輪的齒頂圓和齒根圓，齒頂圓與理論輪廓線的交點分別為b1 b2，連接即為實際嚙合線。 .畫嚙合齒：以齒輪1為例說明:從齒輪1的齒頂圓上一點k向基圓作切線，設(shè)切點為s，連接sk，由漸開線性質(zhì)知在基圓上取弧長= ，又由=rb1 * ，算出 等分為7等份，分別在基圓上畫出等分點，從各等分點作漸開線，分別截取各漸開線于弧長，連接各截取的點可得半邊齒形

20、；齒輪2的作法同齒輪1。.用硬紙板分別剪成齒輪2和齒輪1的齒形在兩齒輪嚙合處，拼接使形成有兩個齒進入嚙合狀態(tài)，然后畫出嚙合圓，畫嚙合時注意齒距p的尺寸，且注意嚙合點在b1 b2點。由圓上測量得=38.8mm 與理論=38.6183mm，相差不多，所以所做的齒輪傳動嚙合圓基本正確，誤差在允許范圍內(nèi)。.在圖上標(biāo)注相應(yīng)的尺寸和點，并在右下角寫出圖形的相關(guān)內(nèi)容及簡介。4.導(dǎo)桿機構(gòu)的動靜力分析已知：各構(gòu)件的重量g及其對重心軸的轉(zhuǎn)動慣量js，曲柄1曲柄2，連桿4的重量和轉(zhuǎn)動慣量略去不計，阻力圖，以及已在運動分析作業(yè)中得出的機構(gòu)尺寸，速度和加速度。要求：確定一個機構(gòu)（分配）位置時的各運動副中的反作用力（略去

21、運動副o2中的反作用力n61）和應(yīng)加于曲柄上的平衡力矩。在列干組示力體的力平衡方程時，最好遵循：寫完一個構(gòu)件上的所有已知力，再寫另一構(gòu)件上的所有已知力，同一回轉(zhuǎn)副中的反作用力的兩個分量應(yīng)列在一起的原則。 作圓時對于小的力如在圖上無法表示，則可以忽略去不畫。 將所求位置的機構(gòu)阻力，各運動副反力（ 還求出作用線至c點的距離e）和平衡力矩的結(jié)果，并填入表15中。1. 分析機構(gòu)處于9位置時的動態(tài)靜力。所要用到的已知條件為：g3=160n g5=320n js3=0.14*m2 d=120mmb=50mm q=1000n 2. 將機構(gòu)拆分成45,23兩個二級桿組和原動件機架1.首先分析45組示力體：9是下極限位置，所以=0n =2.05 m/s2 方向：沿導(dǎo)路y-y向上 lo2