插床機械設(shè)計說明書

1、 機械原理課程設(shè)計題 目： 插床機構(gòu)設(shè)計 學(xué) 院： 交通與機械工程學(xué)院 班 級： 機械08-4 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 李 許 學(xué)號： 0808470410 指導(dǎo)教師： 王丹 完成時間： 2010年7月15日 成 績： 目錄一 設(shè)計題目與要求-二 工作原理及功能分解-三 機構(gòu)的選擇-四 機械運動方案簡圖-五 傳動比的分配-六 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖-七 機械傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計及尺寸計算-八 注意事項-九 主要參考資料-設(shè)計題目：插床機械設(shè)計一插床機械設(shè)計參數(shù)與設(shè)計要求： (1)插程 100mm。(2)插刀每分鐘往復(fù)次數(shù) 30次/min。(3)自上始點以下10一90mm范

2、圍內(nèi)，插刀應(yīng)盡可能等速切削，最大切削力為2000N，最小的上下空刀距離各為5mm。(4)行程速比系數(shù)k=2。(5)滑塊質(zhì)量為36kg，導(dǎo)桿的質(zhì)量為25kgm，其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量為2 kg·，質(zhì)心在桿長適宜處，其余構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。自電動機至曲炳軸傳動系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量(設(shè)曲炳為等效構(gòu)件)為18kg·。(6)許用速度不均勻系數(shù)為0.033。(7)插刀切削受力點距滑枕導(dǎo)路線距離為80mm，工作臺面離地平面高度為550mm左右。工作臺面離地平面高度為550mm左右(8)驅(qū)動電動機目前采用，其功率N=11kw，轉(zhuǎn)速n=750r/min； 二工作原理及功能分解：1 工作原理：

3、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床。如圖（1）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)直線主切削運動。工件裝夾在工作臺上，工作臺可作前后、左右和圓周方向的間歇進給運動。進給運動可手動，也可機動但彼此獨立。進給運動必須與主切削運動協(xié)調(diào)，即插刀插削時嚴(yán)禁進給，插刀返回時進給運動開始進行，并于插刀重新切人工件之前完成復(fù)位。插床的主切削運動的行程長度、拄復(fù)運動速度以及進給量大小等均應(yīng)手動可調(diào)。圖（1）運動示意圖2 功能分解：1）夾緊工件動作2）工作臺進行前后、左右和圓周方向的間歇進給運動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

4、線主切削運動，插削工件形成各種槽等自己需要的形狀。三 機構(gòu)的選擇根據(jù)前訴的設(shè)計要求和工作臺需要直線往復(fù)間歇性運動和間歇性轉(zhuǎn)動，還有插刀執(zhí)行機構(gòu)在回程階段應(yīng)該盡可能的減少時間提高效率，因而采用具有急回特性的曲柄滑塊機構(gòu)。綜上制定機構(gòu)圖表2插床機械設(shè)計的機構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機構(gòu)插削成形插刀直線往復(fù)運動（具有急回特性）導(dǎo)桿機構(gòu)工作換位工作臺前后，左右方向的進給運動和間歇性轉(zhuǎn)動凸輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪四 機械運動方案簡圖根據(jù)機構(gòu)的選擇，按已選定的兩個執(zhí)行機構(gòu)形式和機械的傳動系統(tǒng)畫出機械運動方案簡圖。如圖（2）所示，其中包括了一個導(dǎo)桿插削機構(gòu)和皮帶傳動機構(gòu)，工作臺的不完全齒輪間歇旋

5、轉(zhuǎn)機構(gòu)。圖（2）機械運動方案簡圖五 機械傳動的速比根據(jù)選定的電動機轉(zhuǎn)速和插床的插削頻率總的速比為：所以帶傳動的速比為5，齒輪傳動的速比為也為5。六 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖（1）首先確定執(zhí)行機構(gòu)的運功循環(huán)時間T，在此選取曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)作為插床的執(zhí)行機構(gòu)。曲柄旋轉(zhuǎn)一周插頭就往復(fù)運動一次即一個運動循環(huán)。因為插床機械的生產(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，其運動時間。（2）確定組成運動循環(huán)的各個區(qū)段，插床機械的運動循環(huán)由兩段組成，即插刀進給的工作行程及退回時的空回行程。為了提高工作效率，插刀回程時間應(yīng)盡可能的短，所以它必須有急回特性。在此經(jīng)綜合考慮取形成速比系數(shù)K

6、=2。（3）確定執(zhí)行機構(gòu)各個區(qū)段的運動時間及相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角。插床的運動循環(huán)時間為：與此相對應(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)繪制機構(gòu)的運動循環(huán)圖分配軸轉(zhuǎn)角 插刀執(zhí)行機構(gòu)插刀進給運動插刀空回運動工作臺旋轉(zhuǎn)靜止旋轉(zhuǎn)七 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸計算為了實現(xiàn)具體運動要求，必須對帶傳動，齒輪傳動和導(dǎo)桿機構(gòu)（插削機構(gòu)），不完全齒輪機構(gòu)（即工作臺的間歇性旋轉(zhuǎn)機）進行運動學(xué)計算和動力學(xué)分析。1 帶傳動計算（1）確定計算功率這里取安全系數(shù)=1.2，則kw（2）選擇帶的型號 由和主軸轉(zhuǎn)速選擇平型帶。（3）確定帶輪節(jié)圓的直徑和在這里取=200mm，則：=1000mm（4）確定中心距即：2

7、 齒輪傳動計算：取，。按照要求取，壓力角則中心距采用標(biāo)準(zhǔn)中心距則 mm3 曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)設(shè)計尺寸計算：1）根據(jù)插程和行程速比系數(shù)設(shè)計機構(gòu)已知插床機械的插程為100mm，行程速比系數(shù)k=2。則極位夾角圖（3）機構(gòu)運動簡圖（）已知插程H=100mm，AB=60mm，AD=50mm，DP=90mm，由對心曲柄滑塊知道AD=H/2=50mm因為極為夾角為，則 則：曲柄mm。2）用圖解法作機構(gòu)的運動分析和動態(tài)靜力分析已知：曲柄的轉(zhuǎn)速n=30 rad/min ，)滑塊質(zhì)量為36kg，導(dǎo)桿的質(zhì)量為25kgm，其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量為2 kg·，力臂d=20mm，工作阻力F=2000N。速度分析：根據(jù)已知條件

8、，首先對C點進行分析求解。mm/s又有 方向： 大?。?？ 已知 ？所以可以用作圖法求解。取0.01（m/s）/mm，并取P點作為速度圖極點，作其速度圖如（3），于是有：72/122=0.6 rad/minmm/s又有 方向： 大小： ？ 已知 ？做速度多邊形可以求解其他的速度，速度多邊形如圖（3）加速度分析加速度分析與速度分析相同也從C點開始進行分析動態(tài)靜力分析滑塊質(zhì)量為36kg，導(dǎo)桿的質(zhì)量為25kg，其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量為2 kg·，質(zhì)心在桿長適宜處，其余構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。自電動機至曲炳軸傳動系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量(設(shè)曲炳為等效構(gòu)件)為18kg·。 受力分析圖如圖（4

9、）所示：圖（4）機構(gòu)受力分析圖3 飛輪設(shè)計（N）若平均角速度用平均轉(zhuǎn)速n（單位：r/min）代換 則： N 4 不完全齒輪設(shè)計設(shè)計的不完全齒輪的主動輪旋轉(zhuǎn)一周時從動輪旋轉(zhuǎn)1/10周。齒輪部分取參數(shù)為z=120，m=8，法面壓力角取 則中心距分度圓直徑基圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑凸輪止弧和凹輪止弧則按照基圓的圓弧來配合八。注意事項(1)插床工作機構(gòu)由主切削運動機構(gòu)和進給運動機構(gòu)組成，兩者必須協(xié)調(diào)匹配。兩機構(gòu)的協(xié)調(diào)要求可通過公共輸入構(gòu)件來實現(xiàn) (2)合理布置電動機的安裝位置，般可先以一級V型帶傳動在串接合理的輪系將運動動力傳至曲柄軸。直線進給運動具有橫向近給和縱向進給兩個分支，它們可共用同一公共傳動鏈，僅在其末端執(zhí)行環(huán)節(jié)處通過離合裝置隔離。圓周進給運動可提出傳動方案，不作設(shè)計。(3)出于滑枕重量沿導(dǎo)路方向下沉應(yīng)考慮滑枕在靜止?fàn)顟B(tài)的平衡，以避免滑枕不工作時的垂落?？蓪⒆畲髷[動件的質(zhì)心位置作合理選擇以使其得以平衡。(4)插削機構(gòu)被要求在切削工作段具有近等速的運動性能，且行程急回系數(shù)較大。應(yīng)進