机械原理课程设计—插床机构说明书

机械原理课程设计1/18第二章插床主体机构尺寸综合设计机构简图如下：已知21OO=150mm，1/2BOBC，行程H=100mm，行程比系数K=2，根据以上信息确定曲柄,1AO2,BOBC长度，以及2O到YY轴的距离1.AO1长度的确定机械原理课程设计2/18图1极限位置由)180/()180(00K，得极为夹角：060，首先做出曲柄的运动轨迹，以1O为圆心，AO1为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当AO2转到12AO，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当AO2转到22AO，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到12AO与22AO得夹角即为极为夹角060。由几何关系知，212211OOAOOA，于是可得，021221160OOAOOA。由几何关系可得：2111cosOOAO代入数据，21OO=150mm，060，得mmAO751即曲柄长度为75mm2.杆2BOBC、的长度的确定图2杆BC，BO2长度确定由图2知道，刀具处于上极限位置2C和下极限位置1C时，21CC长度即为最大行程机械原理课程设计3/18H=100mm，即有21CC=100mm。在确定曲柄长度过程中，我们得到021221160OOAOOA，那么可得到022160BOB，那么可知道三角形221OBB等边三角形。又有几何关系知道四边形1221CCBB是平行四边形，那么1212CCBB，又上面讨论知221OBB为等边三角形，于是有1221BBOB，那么可得到mmOB10022,即mmBO1002又已知1/2BOBC，于是可得到mmBOBC1002即杆2,BOBC的100mm。3.2O到YY轴的距离的确定图32O到YY轴的距离有图我们看到，YY轴由3311yyyy移动到过程中，同一点的压力角先减小，后又增大，那么在中间某处必有一个最佳位置，使得每个位置的压力角最佳。考虑两个位置：1当YY轴与圆弧12BB刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧12BB相切与B1机械原理课程设计4/18B1点时，当B点转到12,BB，将会出现最大压力角。2.当YY轴与12BB重合时，即图中右边的那条点化线时，B点转到B1时将出现最大压力角为了使每一点的压力角都为最佳，我们可以选取YY轴通过CB1中点（C点为12BO与12BB得交点）。又几何关系知道：2/)cos(cos22222222COBBOBOCOBBOl由上面的讨论容易知道02230COB，再代入其他数据，得：mml3.93即2O到YY轴的距离为93.3mm综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取1:1的是比例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。第三章插床切削主体机构及函数曲线分析主体机构图见第一张图。已知mrw/60，逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速度，加速度向下为正，插刀处于上极限位置时位移为0.当O175（1）位移在1：1的基础上，量的位移为79.5mm。，即曲柄转过175°时位移为79.5mm。（2）速度由已知从图中可知，2AV与AO1垂直，23AAV与AO2平行，3AV与AO2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得方向大小??2233AAAAvvv其中，2AV是滑块上与A点重合的点的速度，23AAV是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，3AV是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，Bv与BO2垂直，CBv与BC垂直，Cv与YY轴平行，有理论力学同一构件不同机械原理课程设计5/18点的方法可得：??CBBCvvv方向大小其中，Cv是C点，即插刀速度，BCv是C点相对于B点转动速度，Bv是B点速度。又B点是杆件3上的一点，，杆件3围绕2O转动，且B点和杆件与A点重合的点在2O的两侧，于是可得：3322AAOBOBvv由图量的mmAO22032,则可到3220100ABvv由已知可得smmAOwvA/47175212，规定选取比例尺mmsmmu/151，则可的矢量图如下：最后量出代表Cv的矢量长度为12mm,机械原理课程设计6/18于是，可得Cv=0.174m/s即曲柄转过175°时，插刀的速度为0.174m/s。（3）加速度由理论力学知识可得矢量方程：？方向？大小?23232A3rAAkAAA其中，2A是滑块上与A点重合点的加速度，2A=212/88.29577544smmAO，方向由4A指向1O；kAA23是科氏加速度，223323/10802smmvAAkAA（其中233,AAAvv大小均从速度多边形中量得），q方向垂直42AO向下；rAA23是4A相对于滑块的加速度，大小位置，方向与42AO平行；nA3A2是C点相对于B点转动的向心加速度，nA3O2=22/43.993/smmBCvCB,方向过由C指向B；tOA23是C点相对于B点转动的切向加速度，大小位置，方向垂直BC。次矢量方程可解，从而得到3A。B时杆AOB上的一点，构AOB围绕2O转动，又4A与B点在2O的两侧，由RRnt2,（是角加速度）可得3322AAOBOB量出42AO则可得到B的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；方向大小??CBtnCBBc其中，B在上一步中大小方向都能求得；nCB是C相对于B点转动的向心加速度22/36/smmBCvBCnCB，方向由C点指向B点；tCB是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。次矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。取比例尺mmsmmu/362，可得加速度矢量图如下：机械原理课程设计7/18最后由直尺量的ca长度为12mm，于是，可得ca2/432.0sm当O355（1）位移在1：1的基础上，滑块的位移为1.5mm。，即曲柄转过355°时位移为1.5mm。（2）速度由已知从图中可知，2AV与AO1垂直，23AAV与AO2平行，3AV与AO2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得方向大小??2233AAAAvvv其中，2AV是滑块上与A点重合的点的速度，23AAV是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，3AV是杆AOB上与A点重合的速度。又由图知，Bv与BO2垂直，CBv与BC垂直，Cv与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：机械原理课程设计8/18??CBBCvvv方向大小其中，Cv是C点，即插刀速度，BCv是C点相对于B点转动速度，Bv是B点速度。又B点是杆件3上的一点，，杆件3围绕2O转动，且B点和杆件与A点重合的点在2O的两侧，于是可得：3322AAOBOBvv由图量的mmAO5.12352,则可到35.123100ABvv由已知可得smmAOwvA/47175212，规定选取比例尺mmsmu/101，则可的矢量图如下：机械原理课程设计9/18最后量出代表Cv的矢量长度为2.16mm,于是，可得：Cvs/m0216.0即曲柄转过355°时，插刀的速度为s/m0216.0方向沿YY轴向上。（3）加速度由理论力学知识可得矢量方程：？方向？大小?23232A3rAAkAAA其中，2A为滑块上与A点重合点的加速度，2A=2212/88.2957754smmAO，方向由5A指向1O；kAA23是哥氏加速度，5/22223323323AOvvvAAAAAkAA（其中233,AAAvv大小均从速度多边形中量得），方向垂直52AO向下；rAA23是3A相对于滑块的加速度，大小位置，方向与52AO平行。B是杆AOB上的一点，杆AOB围绕2O转动，又5A与B5点在2O的两侧，由RRnt2,（是角加速度）可得35522AAOBOB量出52AO则可得到B的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；方向大小??CBtnCBBc其中，B在上一步中大小方向都能求得；nCB是C相对于B点转动的向心加速度22/44.155/smmCBvBCnCB，方向由C点指向B点；tCB是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。次矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。取比例尺mmsmu/502，可得加速度矢量图如下机械原理课程设计10/18代入数据可得：ca2/04.3sm所有数据详见第四章表格2.凸轮机构的设计凸轮摆杆行程角为θ=150，摆杆长度LO4D=125mm，算出凸轮的最大推程为L=32mm，如下图所示；凸轮推程运动规律为等加速等减速，回程运动规律为等速。画出凸轮的运动规律图，如下图所示；凸轮的基圆半径rb=50mm，结合已知参数利用反转法画出凸轮的理论轮廓线，并描出实际轮廓线，作图尺寸比例为1/2(mm/mm)：机械原理课程设计11/18作图步骤：1）画出基圆O1，再画出以摆杆长度LO4D为半径的圆O2与基圆同圆心；2）利用反转法在圆O2转过900四等分，分别以各等分点为圆心，以摆杆长度LO4D为半径各画一段弧分别与基圆相交四个点，然后在凸轮运动规律图上对应的等分点上量取尺寸，并以此尺寸为半径，以与基圆相交的点位圆心画弧，两圆弧相交一点即为所要求的点。同理画出回程时的凸轮运动轨迹；3）选取滚子半径gr，画出凸轮的实际廓线。如下图：4齿轮机构的设计已知：z1=14z2=70m=10α=20°*ah=1*c=0.251)确定变位系数对于变位齿轮，为有利于强度的提高，小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位，，使大小齿轮的强度趋于接近，从而使齿轮承载能力提高。机械原理课程设计12/18X1min=*ahminminZZ=0X2min=*ahminminZZ=-4则取X1=0X2=0(满足X2X2min)2)确定中心距变动系数y及齿顶高降低系数ΔyX1=0X2=0则是标准齿轮传动，即y=0Δy=03）变位齿轮的几何尺寸公式齿轮1齿轮2d′=d=zm140700α=α20°20°ah=*ahm1010fh=(*ah+*c)m12.512.5ad=d+2ah160720fd=d-2fh115675a=(d2-d1)/2280机构的动态静力分析齿轮机构的设计G4G6maxP4SJZ1Z2mαNKg·m²°㎜°机械原理课程设计13/1828016026001.1414701020.凸轮廓线的绘制:①选定角度比例尺,作出摆杆的角位移曲线,如图3-3(b)所示,将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成若干等分.②选定长度比例尺,作以O为圆心以OB=0r为半径的基圆;以O为圆心,以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆.③自A点开始沿-方向把机架圆分成与图3-3(b)中横坐标相应的区间和等分,得点123,,...AAA,再以123,,...AAA为圆心,以AB=L为半径作弧与基圆交于点'''123,,...BBB,得线段'''112233,,...ABABAB.④自线段'''112233,,...ABABAB开始,分别作123,,...,使它们分别等于图3-3(b)中对应的角位移,得线段112233,,...ABABAB.⑤将点112233,,...ABABAB连成光滑曲线,它就是所求理论轮廓线.⑥实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出.如图3-3(a)所示.机械原理课程设计14/18三、具体要求插床是用于加工各种内外平面、成形表面，特别是键槽和带有棱角的内孔等的机床（如图1所示），已知数据如下表（参考图2）。参数nrHLO1O2C1C2C3C4G3G5JS3QKδ单位rpmmmmmmmmmmmmmNNKgm2N数据6010015012050501201603200