機械原理(上傳)

1、課程設(shè)計說明書設(shè)計課題： 插床機構(gòu) 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師:設(shè)計時間： 機械原理 課程設(shè)計任務(wù)書姓 名：專 業(yè)：班 級：指導(dǎo)教師：職 稱：副教授、講師課程設(shè)計題目：插床傳動系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求：一、技術(shù)參數(shù)：插床是用于加工各種內(nèi)外平面、成形表面，特別是鍵槽和帶有棱角的內(nèi)孔等的機床（如圖1所示），已知數(shù)據(jù)如下表（參考圖2）。參數(shù)nrHLO1O2C1C2C3C4G3G5JS3QK單位rpmmmmmmmmmmmmmNNKgm2N方案13015016013060601501503500.12230020.03方案26012015012555551401403400.1122002

2、0.03方案3909014012050501301303300.1210020.03另：lBC/lBO2=1,工作臺每次進給量0.5mm，刀具受力情況參考圖2。機床外形尺寸及各部份聯(lián)系尺寸如圖1所示（其中：l1 =1600，l2 =1200, l3 =740, l4 =640, l5 =580, l6 =560, l7 =200, l8 =320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,單位均為mm，其余尺寸自定。角度分配：90°150°二、設(shè)計要求：1）針對圖1所示的插床的執(zhí)行機構(gòu)（插削機構(gòu)和送料機構(gòu)）方案，依據(jù)設(shè)計要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運動尺寸

3、，繪制機構(gòu)運動簡圖；H0.05HG0.05HOS5圖6-1插刀所受阻力曲線2）假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動，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圖6-1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)動力矩；4）  編寫課程設(shè)計說明書；5）感想與建議。所需儀器設(shè)備：1） 直尺、三角板、量角器2） 計算機成果驗收形式：1) 機械原理課程設(shè)計說明書；2) 圖紙內(nèi)容包括：插床機構(gòu)運動簡圖、S（）- 曲線、V（）- 曲線和a（）- 曲線；3）力的分析計算參考文獻：1) 機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書2) 機械原理（孫桓主編，高等

4、教育出版社）時間安排一二、三四五、六七下發(fā)任務(wù)機構(gòu)設(shè)計、速度、加速度計算畫圖說明書整理排版設(shè)計答辯指導(dǎo)教師： 教研室主任： 2017年5月22日注：本表下發(fā)學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份，欄目不夠請另附頁。課程設(shè)計任務(wù)書裝訂于設(shè)計計算說明書（或論文）封面之后，目錄頁之前。礦業(yè)學(xué)院 機械原理 課程設(shè)計成績評定表專業(yè)：班級：學(xué)號：姓名： 課題名稱插床機構(gòu)設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計要求：1）針對圖1所示的插床的執(zhí)行機構(gòu)（插削機構(gòu)和送料機構(gòu)）方案，依據(jù)設(shè)計要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運動尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖；H0.05HG0.05HOS5圖6-1插刀所受阻力曲線2）假設(shè)曲柄1等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)

5、律曲線；3） 在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖6-1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)動力矩；4）  編寫課程設(shè)計說明書；5）感想與建議。指導(dǎo)教師評語 建議成績： 指導(dǎo)教師：課程小組評定評定成績： 課程負責(zé)人：年 月 日目錄一、概述、1二、方案確定、1三、主體機構(gòu)尺寸綜合設(shè)計、2四、切削主體結(jié)構(gòu)運動分析、5五、切削主體結(jié)構(gòu)受力分析、12六、重要數(shù)據(jù)及函數(shù)曲線分析、14七、總結(jié)、17八、參考文獻、17第一部分 概述插床是利用插刀的豎直往復(fù)運動插削鍵槽和型孔的機床。插床一般用于插削單件、小批生產(chǎn)的工件，有普通插床、鍵槽插床、龍門插

6、床和移動式插床等幾種。普通插床的滑枕帶著刀架作上下往復(fù)的主運動,裝有工件的圓工作臺可利用上、下滑座作縱向、橫向和回轉(zhuǎn)進給運動（見機床）。鍵槽插床的工作臺與床身聯(lián)成一體，工件安裝在工作臺上。從床身穿過工件孔向上伸出的刀桿，帶著插刀一邊作上下往復(fù)的主運動，一邊作斷續(xù)進給運動。它的特點是工件安裝不像普通插床那樣受到立柱的限制，故適于加工大型零件（如螺旋槳）孔中的鍵槽。第二部分 方案確定圖1選用方案三，轉(zhuǎn)過角度分別為90°和150°。已知LO1O2=140mm，LBC/LBO2=1，行程H=90mm，行程比系數(shù)K=2，根據(jù)以上信息確定曲柄O1A,BC,BO2長度以及O2到Y(jié)Y軸的距

7、離第三部分 主體機構(gòu)尺寸綜合設(shè)計1、 O1A長度的確定圖2由𝛉=180(K1)/(K+1)，得極位夾角：𝛉=60°首先做出曲柄的運動軌跡，以O(shè)1為圓心,O1A為半徑做圓，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動，由圖知道，當O2A轉(zhuǎn)到O2A1，與圓相切于上面時，刀具處于下極限位置；當O2A轉(zhuǎn)到O2A2，與圓相切于下面時，刀具處于上極限位置。于是可得到O2A1與O2A2的夾角即為極位夾角=60°。由幾何關(guān)系知A1O1O2=A2O1O2=60° 。由幾何關(guān)系可得：LO1A1=cosLO1O2代入數(shù)據(jù),LO1O2=140mm，=60°，得LO1A=70m

8、m即曲柄長度為70mm。2、 桿BC、BO2的長度的確定圖3由圖可知，刀具處于上極限位置C2和下極限位置C1時，C1C2長度即為最大行程H=90mm，即有C1C2=90mm。在確定曲柄長度過程中，我們得到A1O1O2=A2O1O2=60°，那么可得到 B1O2B2=60°，那么可知道三角形B1B2O2為等邊三角形。又有幾何關(guān)系知道四邊形B1B2C2C1是平行四邊形，那么B2B1=C2C1，又上面討論知三角形B1B2O2為等邊三角形，于是有B1O2=B2B1，那么可得到B2O2=90mm ,即BO2=90mm 又已知LBC/LBO2=1，于是可得到BC=BO2=90mm即桿B

9、C、BO2的長度為90mm。3、 O2到Y(jié)Y軸距離的確定圖4由圖我們看到，YY軸由y1y1移動到y(tǒng)3y3過程中，同一點的壓力角先減小，后又增大，那么在中間某處必有一個最佳位置，使得每個位置的壓力角最佳。考慮兩個位置：l 當YY軸與圓弧B2B1剛相接觸時，即圖中左邊的那條點劃線，與圓弧B2B1相切與B1點時，當B點轉(zhuǎn)到B2B1，將會出現(xiàn)最大壓力角。l 當YY軸與B2B1重合時，即圖中右邊的那條點劃線時，B點轉(zhuǎn)到B1時將出現(xiàn)最大壓力角。為了使每一點的壓力角都為最佳，我們可以選取YY軸通過CB1中點（C點為O2B1與B2B1得交點）。又幾何關(guān)系知道：L=LO2BcosB2O2C+(LO2B2LO2B

10、cosB2O2C)/2由上面的討論容易知道 B2O2C=30°，再代入其他數(shù)據(jù)，得：L=84mm即 到Y(jié)Y軸的距離為84mm。綜上，插床主體設(shè)計所要求的尺寸已經(jīng)設(shè)計完成。圖5第四部分 切削主體機構(gòu)運動分析已知nr=90rpm，逆時針旋轉(zhuǎn)，由作圖法求解位移，速度，加速度。規(guī)定速度，加速度向上為正，插刀處于下極限位置時位移為0。角度以豎直方向為0度。當𝛟=90°時圖61、 位移分析在1：1 的基礎(chǔ)上，量的位移為45mm。，即曲柄轉(zhuǎn)過90°時位移為45mm。2、 速度分析是滑塊上與A點重合的點的速度，是桿AOB上與A點重合的點相對于滑塊的速度，是桿AOB

11、上與A點重合的速度。由已知得如下矢量圖：圖7按比例尺量得VA3=VA2=0.67m/sVA3A2=0m/s又因為𝛚3=VA3/LO2A所以： 𝛚3=9.85rad/s是C點，即插刀速度，是C點相對于B點轉(zhuǎn)動速度，是B點速度。又B點是桿件3 上的一點，桿件3圍繞轉(zhuǎn)動，且B點和桿件與A點重合的點在的兩側(cè)，于是可得：即VB=0.89m/s由已知可得如下矢量圖：圖8按比例尺量得VC=VB=0.89m/sVCB=0m/s3、 加速度分析由理論力學(xué)知識可得矢量方程：nA3 + tA3= A2 + K + A3A2大小 23LO2A ? 2LAO1 0 ?方向 AO2 AO2

12、 AO1 AB BA其中，是滑塊上與A點重合點的加速度，=6.8m/s2；k=0m/s2;nA3 =6.60m/s2；矢量方程可解，從而得到。圖9按比例尺量得：𝛂A3=6.6m/s2 𝛂A2=6.21m/s2 𝛂A3A2=12.81m/s2B時桿AOB 上的一點，構(gòu)AOB 圍繞轉(zhuǎn)動，又與B點在的兩側(cè)，由（是 角加速度）可得又由理論力學(xué),結(jié)合圖可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相對于B點轉(zhuǎn)動的向心加速度𝛂nCB=0m/s2；矢量方程可解，從而可得到C點，即插刀的加速度。圖10按比例尺量得： 𝛂C=0.83

13、m/s2𝛂CB=12m/s2當𝛟=150°時圖111、 位移分析在1：1 的基礎(chǔ)上，滑塊的位移為90mm。，即曲柄轉(zhuǎn)過150°時位移為90mm。2、 速度分析是滑塊上與A點重合的點的速度，是桿AOB上與A點重合的點相對于滑塊的速度，是桿AOB上與A點重合的速度。由已知得如下矢量圖：圖12按比例尺量得 VA2=0.67m/sVA3A2=0.66m/sVA3=0m/s又因為𝛚3=VA3/LO2A所以： 𝛚3=0rad/s是C點，即插刀速度，是C點相對于B點轉(zhuǎn)動速度，是B點速度。又B點是桿件3 上的一點，桿件3圍繞轉(zhuǎn)

14、動，且B點和桿件與A點重合的點在的兩側(cè)，于是可得：即VB=0m/s所以可得：VC=0m/s3、 加速度分析由理論力學(xué)知識可得矢量方程：nA3 + tA3= A2 + K + A3A2大小 23LO2A ? 2LAO1 0 ?方向 AO2 AO2 AO1 AB BA其中，是滑塊上與A點重合點的加速度，=6.21m/s2；k=0m/s2;nA3 =0m/s2；矢量方程可解，從而得到。圖13按比例尺量得： 𝛂A3=𝛂A2=6.21m/s2 𝛂A3A2=0m/s2B時桿AOB 上的一點，構(gòu)AOB 圍繞轉(zhuǎn)動，又與B點在的兩側(cè)，由（是 角加速度）可得又由理論

15、力學(xué),結(jié)合圖可得到；其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相對于B點轉(zhuǎn)動的向心加速度𝛂nCB=0m/s2；矢量方程可解，從而可得到C點，即插刀的加速度。圖14按比例尺量得： 𝛂C=3.75m/s2 𝛂CB=2.6m/s2第五部分 切削主體機構(gòu)受力分析當𝛟=90°時圖15滑塊5：圖16G5 + FI5 + N + FR45=0大小 330N 22.6N ? ?方向 豎直 豎直 BC矢量圖如下：圖17由以上矢量圖測得：N=19.56N FR45=353.14N連桿3：圖18FR43 + G3 + FI3 + FRO2 + F

16、R23=0大小 353.14N 130N m3𝛂s3 ? ?方向 CB 𝛂s3 ? AB式中𝛂s3為S3點的加速度，在加速度矢量圖中作相似三角形求得大小：圖19由上圖可得：𝛂s3=0m/s2因此有： FI3=0因為M=JS3𝛃3; 𝛃3=𝛂tA3/LO2A; 𝛂tA3=0m/s2因此有： M=0對O2點取矩可得:FR43LBO2FR23LAO2G3LO2S3=0代入數(shù)據(jù)可得：FR23=489.02N曲柄1：圖20FR21=FR61=FR23=489.02NMd=FR6

17、1LO1A=34.23Nm第六部分 重要數(shù)據(jù)及函數(shù)曲線分析表1：S()、V()、()數(shù)據(jù)表角度位移S（m）速度V(m/s)加速度(m/s2)070.154-41250.1562.32440.035230004.143610.07843.24840.1866080.52-1.03角度位移S（m）速度V(m/s)加速度(m/s2)72200.58-0.290450.890.839654.340.85281.308108740.579612081-0.31-4.2113287.50.17-7.2144900.045-3.6150900-3.7515688.27-0.049-416886-0.1-518085-0.1541.419278-0.182-1.8421670-0.235-423860-0.257.824058-0.483.225254-0.58-827045-0.3-0.8327641.87-0.27841.2328824-0.2252.330029-0.1051.7731224-0.44-1.633616-0.4-4.63488-0.46-2.6圖表1圖表2圖表3第七部分 總結(jié)這次設(shè)計課程不僅讓我加深了對機械原理理論課程的理解和認識，更培養(yǎng)了我用理論知識去解決實際