《机械原理课程设计

提供全套，各专业毕业设计插床机构设计目录一、工作原理3二、设计要求3三、设计数据3四、设计内容及工作量4五. 设计计算过程5（一）. 方案比较与选择5（二）. 导杆机构分析与设计61.机构的尺寸综合82. 导杆机构的运动分析93. 凸轮机构设计14六. 参考文献16一、工作原理：(1) 插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图， 电动机经过减速传动装置(皮带和齿轮传动)带动曲柄转动，再通过导杆机构使装有刀具的 滑块沿导路 yy 作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程， 无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进 给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其它有关机构来完成的。(2)二、设计要求：电动机轴与曲柄轴平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻 微冲击。允许 曲柄转速偏差为5%。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o；凸轮机构的最大压力角 应在许用值a之内，摆动从动件的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率 按 0.95 计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。导杆机构运动分析转速n2插刀行程H(mm)行程速比 系数K421001.65导杆机构运动分析从动件 最大摆角甲max从动件杆长许用压力角推程运 动角o远休 止角回程 运动角1412438581058导杆机构运动动态静力分析工作阻力Fmax(N)导杆质量m4(kg)滑块6质量m6(kg)导杆4质心转动 惯量 Js4(kgm2)320022701.1四、设计内容及工作量：1、根据插床机械的工作原理，拟定23个其他形式的执行机构(连杆机构)， 并对这些机构进行分析对比。2、根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。3、画出机械运动方案示意图。4、根据给定的数据确定机构的运动尺寸，用Autocad软件按1： 1绘制所设计的机构运动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。5、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架位于同一直线位置时，滑块的速度和加速度。6 （b）、绘制从动件滑块的位移、速度、加速度曲线图。7、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半 径ro、机架和滚子半径），并将运算结果写在说明书中。用图解法画出凸轮机构 的实际廓线（用Autocad软件）。8、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。五、设计计算过程（一）万案一1）根据行程速比系数K 极位夹角：9 =180xK-1K +1得 9 二 44.15。2）设a 1 180的曲柄摇杆机构型式，选择摇杆摆角9 = 60，查表可得 maX 丫min “ 25 卩二 56即可求得各杆长度，设计完成。方案一的特点：（3）机构为平面连杆机构，结构简单，加工方便。（4）机构具有曲柄和摇杆，曲柄为主动件，存在极位夹角，具有急回运动特性，满足插刀 工作要求。（5）所获得的maX 1 min不够理想，对机构的传力不利，不能保证机构的传力性能。(1) 机构为平面连杆机构，结构简单，加工方便。(2) 机构具有曲柄，曲柄为主动件，存在极位夹角，具有急回运动特性，满足插刀工作要 求。(3) 杆BC和B0 2之间的传动角大于60 度,对机构的传力有利，受力更好，保证了机构的传力性能。方案二方案三的特点：(1)方案三比方案二多了一组平衡杆，具有方案二的全部特点，并且更能保证连杆机构的 运动连续性。综合三个方案，方案三更为合理1.电机选择和传动方案的制定（1）选用Y型三相交流异步电动机（2）选择电动机的型号：P插刀的有效功率w:P =w 1000Fv F x 0.9 x H x nmax2-1000 x 60得 P 0.2016KWJ得 w查表，选定传动装置的部件:8级精度的一般齿轮传动（油润滑）耳0.971V带传动耳0.962弹性联轴器（两个）耳0.993滚动轴承（两个）耳0.964传动装置简图:”亠厶亠耳耳耳耳 2耳 2耳 =0.97 x 0.96 x 0.992 x 0.962 x 0.95 口门沁 0 80 总效率1 2 34执行，得.P P 二02016 KW则电动机的工作功率：“0.80, 得 P0 - 0.252KW电动机转速：曲柄的转速n2 42r/minV带常用传动比为i = 2 41圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比1 = 352i = i ii 总传动比l12 ni = 6 20wn，得满载转速m=252 840r/min查表，选择电动机型号:电动机型号额定功率/KW满载转速/（r/min）启动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩Y90S-60.759102.02.0（三）画出机械运动示意图:机构各杆件的长度计算：1）极位夹角0:K-1 0 =180xK +1由行程速比系数K = 1.65，得0 = 44.15。.2）求各杆长度：l = 50mm取曲柄长度oiAl = 30mmojEl由 O12=133.04mmx sin / 2) = l lO1A，得 12H = 2l sin(o / 2) = 100mml= 133.04mm由O2B，得 2Bll取导杆一端O2B和连杆BC的之比为0.250.5,l = l (0.25 0.5)l = 33.26 66.52mm由 BCO2 B，得 BCl = 60mm取BC2.导杆机构的运动分析1）机构其中一个极位的简图:60602兀 n 2 x 3.14 x 42w 4.396rad / s曲柄的角速度V = V作速度分析A2-丄AO2方向大少A1丄Aq1丄AO2wlO1Av v wl 0.2198m / sA2A1o1A0w 0 所以竿2没有转动，即w20V因为A2A1B点的速度:Ov = 0由于构件2上O2点是B和A的绝对瞬心点AO2A2点的速度A2已知，利用构件2上的速度影像有:AO v2 A2BO vv 0m / s2 B ，得 BVc : B、C是同一构件上的点，根据同一构件上点间的速度关系:V = V + VC B CB方向导杆丄BO2丄BC大小，得 vc = 0a = w2lA1A。】=4.3962 x 50 x 10-3 = 0.996m / s加速度分析2兀n=()2160 Aq根据速度合成原理有：大小方向=a +A 30.996m / saA2 =aA3又根据速度合成原理求6滑块C的速度:可得:=0.996诬方向：丄 AnCBtCB大小？1.075 m / s2方向BC丄lBC丄llBOc2a ，B又图解法作图解:aB的值通过a在AB杆上由杠杆定理求得：B含0.996BO133.04a =2 x 1.16 = x 0.996=1.075 m / s 2b AO123.292a0.996m / s 2又速度比例0 =严=0.0074l 133.04pb所以a =50x0.0074=0.37m/s2方向垂直向上c同理，下极位时，a =0.37m/s2,方向垂直向下c2）导杆与机架位于同一直线位置速度分析:v = w -1= 4.396 x 50 = 0.2198m / sA2O1Av=v +v vA 4AA A343大小？0.2198/m/s0方向丄l丄lO4 AO4 AA2A3又速度合成原理有:所以 v = v =0.2198m/sA4 A3丄丄 H 亠 v l0.2198m/sx133.04 八“ /,又杠杆原理有v =严吾=0.5848m/s，方向丄lB l50。2 A又速度合成原理：v=cv+ vBCB大小？0.5848m/s0方向丄lO4 A丄lO4 Av = v所以 c B =0.5848m/s加速度分析因为 a = w2l=(4.396T2 x 0.05 = 0.966m / s2A1AO1v0.2198m / sw = A2 =2/2 A0.054.396rad / s，加速度合成原理有:aA 4=a n+A 4a t =A 4a+ a rA 3A 4 A 3大小？W2l4 O4 A00.996m / s 20方向？|lO4 A丄lO4 AIIlO 2 A0所以a =A2an = W2l=A22 O2 Az(4.3961x 0.5 = 0.996m / s 2l133.04x_ob =x 0.996m / s 2 = 2.65m / s 2l 50O A加速度合成原理有：a = aBA2CBtCBnCB大小？2.26m / s 2方向丄lO2 A丄lO2 A所以aC2.26m / s 2方向丄向上从动件滑块的位移、速度、加速度曲线图加速度曲线图Q.001.002.00 1QQ 4.QQ E.QQ 6.QQ 7.QQ 8.QQ 9.QQ 1Q.OO时间(sec)450速度曲线图tro4 8?旦JJ-雪-趣咚七赵so.o0_ ooaS.OO 4.005.00S.007.00S.009.0010.00时间(sec)位移曲线图258ooo32S32nfl/ nn 4.0n f. nn e.nn v.nj s.on m cn 时 RltMEl3.凸轮机构设计所选定的凸轮机构为摆动滚子推杆盘形凸轮机构取基圆半径为30mm,滚子直径为10mm,机架长度为130mm从动杆运动规律和凸轮相应转角：5 ：0 58。1推程，等速上升h5 ：58 682远休止5 :68 1263回程，等速下降h5 :126 3604近休止位移曲线图1）纵坐标为从动件摆角/图上代表该摆角的线段长度2）横坐标为凸轮转角/图上代表该摆角的线段长度凸轮转角5推杆偏角9OO12.63.26OO25.26.52OO37.89.78OO50.413.04OO5814OO6814OO75.613.04OO88.29.78OO100.86.52OO113.43.26OO1260凸轮轮廓线六参考文献:机械设计课程设计指导书作者：龚溎义著出版社：高等教育出版社自动机械凸轮机构实用设计手册作者：刘昌祺，刘庆立，蔡昌蔚著出版社：科学出版社机械原理和机械设计系列教材作者：孙桓，陈作模，葛文杰著西北工业大学机械原 理及机械零件教研室出版社：高等教育出版社理论力学第六版哈尔滨工业大学理论力学教研室编著高等教育出版社