!插床机构说明书

机械原理课程设计插床机构说明书负责人：廖昭洋学院：机电工程学院班级：机械1102班学号：0806110515日期：2013年7月11日第1页设计目录1.设计任务及原始参数...........................................................................................21.1插床简介...................................................................................................................................21.2设计任务...................................................................................................................................21.3原始参数..................................................................................................................................32.运动方案设计..........................................................................................................................42.1主机构方案...............................................................................................................................42.2齿轮传动机构方案...................................................................................................................53.电动机的选择........................................................................................................63.1电动机的型号...........................................................................................................................63.2电动机的功率...........................................................................................................................64.传动比分配...........................................................................................................85.齿轮机构设计.........................................................................................................................86.主机构设计..........................................................................................................107.主机构的运动分析..............................................................................................137.1插床基本参数..........................................................................................................................137.2matlab运动分析......................................................................................................................148.主机构的受力分析...............................................................................................219.主机构的速度波动调节.......................................................................................3010.小结.....................................................................................................................33参考文献第2页1.设计任务及原始参数1.1插床简介工作原理插床实际是一种立式刨床，在结构原理上与牛头刨床同属一类。插刀随滑枕在垂直方向上的直线往复运动是主运动，工件沿纵向横向及圆周三个方向分别所作的间歇运动是进给运动。插床的生产效率较低，加工表面粗糙度Ra为6.3-1.6微米，加工面的垂直度为0.025/300毫米。插床的主参数是最大插削长度。特点插床用于插削平面、成型面及键槽等，并能插倾斜度在10°范围内的模具等工作物，适用于单个或小批量生产的企业。插床的工作台具有三种不同方向的进给（纵向、横向和回转），故工作物经过一次装夹后，在本机床加工几个表面。1.2设计任务1.针对图所示的插床的执行机构方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；2.假设曲柄1等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；3.在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；第3页4.取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。6.图纸上绘出最终方案的机构运动简图并编写说明书。1.3原始参数参数项目数据曲柄转速n（r/min）65行程速比系数K1.8插程H（mm）150连杆与导杆之比LO3B/LBC0.8工作阻力Fr(N)3500空程阻力Ff（N)175Lo2o3（mm）150滑块质量m2，m5(kg)50杆件线密度（kg/m）200不均匀系数0.05第4页2.运动方案设计2.1主机构方案（1）运动是否具有确定的运动该机构中构件n=5。在各个构件构成的的运动副中Pl=7,Ph=0。由以上条件可知：机构的自由度F=3n-2Pl-Ph=1。机构的原动件是曲柄，原动件的个数等于机构的自由度，所以机构具有确定的运动。（2）机构传动功能的实现在原动件曲柄1带滑块2的作用下，摇杆3在一定的角度范围内摆动。通过摇杆杆3带动连杆4运动，从而实现刨刀的往复运动。（3）主传动机构的工作性能曲柄1的角速度恒定，通过滑块2带动摇杆3摆动，连杆4也随着杆3的摆动不断的改变角度，使刨刀的速度变化减缓，速度趋于匀速；在机构的回程时，只有惯性力和摩擦力，两者的作用都比较小，因此，机构在传动时可以实现刨头的工作行程速度较低，而返程的速度较高的急回运动。（4）机构的传力性能该机构在设计上不存在影响机构运转的死点，机构在运转过程中不会因为机构本身的问题而突然停下。（5）机构的动力性能分析。由于原动件曲柄具有运动稳定平衡性，在运转过程中，不会引起整个机构的震动，保证整个机构的寿命。（6）机构的合理性此机构使用六连杆机构，设计简单，维修，检测都很方便。（7）机构的经济性该机构使用的连杆都不是精密的结构，不需要特别的加工工艺，也不需要特别的材料来制作，也不需要满足特别的工作环境，所以该机构具有好的经济效益，制作方便，实用。第5页2.2齿轮传动机构方案根据本设计传动特点，本设计采用皮带轮，齿轮两级传动传动特点：普通V带传动允许的传动比较大，结构紧凑，，并且大多数V带已经标准化，便于设计。齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用范围很广泛。齿轮减速器按其减速齿轮的级数可分为单级、两级、三级和多级的；按其轴在空间分布可分为立式和卧式；按其轴运动简图的特点展开式、同轴式和分流式等。第6页3电动机的选择3.1电动机的型号根据本机构设计的特点，参考机构运动简图以及传动特征，参照原动机选择的要求，根据题目所给插床的数据分析，驱动电动机暂时采用：Y90L—4，额定功率N=1.5KW，额定转速n=1400r/min，设计参数如表所示。Y系列三相异步电动机型号规格Y90L-4额定功率（kw）1.5电压（V）380额定电流（A）3.7转速（r/min）1400定矩（倍）2.3效率（%）79.0功率因数（cosφ）0.793.2电动机的功率（1）首先确定执行机构的运功循环时间T，在此选取曲柄导杆机构作为插床的执行机构。曲柄旋转一周插头就往复运动一次即一个运动循环。因为插床机械的曲柄轴每分钟转速为n=65r/min，其运动时间曲柄nT60（3—1）得sT1312（2）根据插刀受力分析得，计算一个循环插刀需做功的大小HFHFWfr1.19.0（3—2）（3）计算所需有效功率1312TJW375.501第7页TWP（3—3）（4）计算传动效率从电机输出，经2,4联轴器的效率η1，传动系统中用了两个联轴器，联轴器的传动效率为η12，在经过轴承传动，轴承都是成对使用的，此传动系统中有两对轴承，轴承的效率η2，四个轴,则为η24，在经过齿轮的传动效率η3，然后通过运输带（一般为V带传动）传动，带的效率为η4则总的传动系统的传动效率为：η=η12·η24·η3·η4（3—4）查机械设计课程设计指导书表9.1得：普通V带传动效率0.964，角接触球轴承效率（两对）0.992，圆柱齿轮传动（8级精度、油润滑）效率0.973，联轴器的传动效率为η1=0.99（5）计算电机效率，取安全系数为n=1.5PnP计算（3—5）（6）检验电动机功率是否合适计算电机电机PP计算电机电机PP877.0W0.929计算PW16.543P第8页所以所选电动机合适！4.传动比分配传动类型（单级）传动比i圆柱齿轮机构（开式）4－6圆柱齿轮机构（闭式）3－5直齿圆锥齿轮机构2－3蜗轮蜗杆机构10－40V带传动2－4链传动2－5传动比计算：曲柄电动机nni（4—1）由齿轮皮带iii（4—2）所以皮带轮传动比为3.6，齿轮传动比为65.齿轮机构设计6.21i6.3皮带i6齿轮i第9页齿轮基本参数：本设计采用标准直齿轮传动，分度圆上压力角取标准值20不跟切条件2minsin2ahz（5—1）Z1=20，Z2=120，根据齿轮受力选取模数m=4mm（注：下列尺寸单位为mm）齿顶高系数：0.1ah齿根高系数：25.0c分度圆直径；11mzd