插床机构设计
六杆插床机构分析设计
本课程设计要求对某一实际机构进行结构综合、运动分析、动力分析和飞轮设计。
所选的实际机构包括平面连杆机构、齿轮机构, 可附加有凸轮机构和其他常用机构。
设计内容和基本要求如下∶1、整机运动简图方案的拟订和研讨, 进行方案比较对比, 选择最佳方案。
2、齿轮传动系统的设计, 计算内容编入说明书, 用1张2 # 图或3 # 图纸画出一对齿轮啮合图。
3、平面连杆机构运动分析与动力分析, 要求用1张1 # 图纸作出平面连杆的1~2个位置及极限位置的机构简图, 并对这几个位置进行速度、加速度及力分析。
用图解法作出矢量多边形图, 绘制运动线图; 另外要求运用机械原理CAD软件完成平面连杆机构的运动分析、动力分析所有点位的计算, 并绘制运动线图。
4、其他机构(如凸轮机构、间歇运动机构、螺旋机构等) 设计。
此项根据题型选做, 简图与计算结果可编入说明书。
5、调速飞轮设计。
根据题量、时间选做, 设计计算编入说明书。
工件量：1、画一张（A1）简单机械传动系统的机构运动简图。
2、设计平面连杆机构的尺寸，且画一张（A1）平面连杆机构的机构运动简图，并对其进行指定位置的运动分析和动力分析。
3、设计凸轮机构的尺寸，且画一张(A2)凸轮机构的机构运动简图，并校核其压力角。
4、进行传动比的分配，设计齿轮机构的尺寸，且画一张(A2)齿轮机构的机构运动简图。
5、设计说明书一份。
设计时间2周，在18周周日前交齐设计题目：六杆插床机构分析一、图1－1 插床机构及其运动简图二、图1－1 插床机构及其运动简图三、图1－1 插床机构及其运动简图表 1-2 机构位置分配表四、图1－1 插床机构及其运动简图机械原理课程设计指导书--六杆插床机构分析一、课程设计的目的机械原理课程设计是高等工科院校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，其目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关实际问题的能力，使学生对于机械动力学与运动学的分析与设计有一较完整的概念。
插床导杆机构设计课程设计
插床导杆机构设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握插床导杆机构的基本概念、工作原理和设计方法；2. 了解插床导杆机构的结构特点及其在机械加工中的应用；3. 掌握插床导杆机构的运动学分析及动力学计算方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行插床导杆机构设计的能力；2. 提高学生运用CAD软件进行插床导杆机构三维建模和运动仿真的技能；3. 培养学生运用数学知识解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计及其自动化专业的热爱，激发学习兴趣；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合；3. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力。
课程性质：本课程为机械设计专业课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的机械基础知识和CAD软件应用能力，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实际操作训练，提高学生的设计能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成插床导杆机构的设计与计算任务，为将来的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 插床导杆机构的基本概念：包括插床导杆机构的定义、分类及其在机械加工中的应用。
教材章节：第二章第一节2. 插床导杆机构的工作原理及设计方法：分析插床导杆机构的运动规律，介绍设计方法及步骤。
教材章节：第二章第二节3. 插床导杆机构的结构特点：讲解插床导杆机构的结构设计，分析其优缺点。
教材章节：第二章第三节4. 插床导杆机构的运动学分析：介绍运动学分析方法，进行速度、加速度等计算。
教材章节：第二章第四节5. 插床导杆机构的动力学计算：讲解动力学计算方法，分析受力情况，计算动力和力矩。
教材章节：第二章第五节6. 插床导杆机构设计实例：结合实际案例，指导学生完成插床导杆机构的设计与计算。
教材章节：第二章第六节7. CAD软件在插床导杆机构设计中的应用：介绍CAD软件在插床导杆机构三维建模和运动仿真中的应用。
插床机构设计
插床机构设计
插床机构设计涉及到机构的结构设计、工作原理设计以及
运动参数的确定等方面。
下面是一般的插床机构设计流程：
1. 确定工作要求和技术条件。
包括工件尺寸、工序要求、
加工精度等。
2. 确定机床型号和结构形式。
根据工件尺寸、加工工艺要
求等，选择适合的机床型号和结构形式。
3. 确定插床机构类型。
插床机构类型有很多种，如滑块式、替代机构式、伺服机构式等，根据实际情况选择合适的机
构类型。
4. 进行机构的动力学分析。
根据要求和条件，对插床机构
进行动力学分析，确定机构的运动参数，如速度、加速度、运动时间等。
5. 进行机构的强度和刚度分析。
根据工件尺寸、加工工艺
要求等，对插床机构进行强度和刚度分析，确定机构的结
构设计方案。
6. 进行机构的工作原理设计。
根据插床机构类型和工作要求，设计机构的工作原理，包括传动方式、动力方式以及
控制方式等。
7. 进行机构的优化设计。
在设计过程中，可以进行机构的
优化设计，通过调整机构参数和结构形式等，提高机构的
性能和效率。
8. 进行机构的验证和试验。
完成机构设计后，可以进行机
构的验证和试验，通过实验结果对设计进行修正和改进。
以上是一般的插床机构设计流程，具体的设计过程会因具体情况而有所不同。
设计人员可以根据实际需求和条件进行相应的设计工作。
机械原理课程设计-插床导杆机构设计.docx
机械原理课程设计计算说明书§1引言图1是插床机构的机构示意图。
该机构主要由导杆机构，凸轮机构和齿轮机构所组成。
导杆机构是由曲柄1,滑块2、5,导杆3, 5连杆4和机架6所组成。
其中曲柄1为原动件。
当曲柄1以恒速〃1转动时，导杆3绕。
3轴来回摆动，通过连杆4,使装有刀具的滑块5沿导路y-y作上下移动。
当滑块5沿导路向下移动时，刀具切削工件。
图151.4286° =334.2857°| o 2 23= 2 血1 = 2.3.14159」3° =13.6136 (rad/s)160 60表中：K——行程速度变化系数；H——滑块5的冲程；，6 =o3 --------- 饺链中心。
2和。
3之间的距离；等I B C/lo3 B杆长比；---曲柄1的转速；F——切削力；G3——导杆3的重量；Gg ------ 滑块5的重量；O——机器运转的不均匀系数；Js3 ——导杆3对其质心轴的转动惯量；§ 2插床导杆机构综合及运动分析一、已知条件行程速度变化系数K,饺链中心。
2和。
3之间的距离，6,滑块5的冲程H,杆长比& 滑块5沿导路方向y—y垂直于导杆3摆角巾的分角线。
3。
2，并使导杆机构在整个行程中都能得到较小的压力角，曲柄转速〃1及指定的相对运动图解法的作业位置。
二、插床导杆机构的综合如图 1 所示，简记/[ = l o2 A '，3 =，o3 B '=，BC '，6 =o3 , h= l oo^根据给定的已知条件，可按下列步骤确定插床导杆机构的有关尺寸1)计算极位角e及导杆摆角WW=0=1XO°KT =1湘° L8T =51.4286°(1)K+1 1.8+1式中：K为行程速度变化系数2)求ZiI =/sin 妇7»布51.4286°=73 7602 (mm) (2)16 2 2式中：16为饺链中心。
插床机构设计课程设计
插床机构设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解插床机构的基本原理，掌握其组成部分及相互关系。
2. 学生能掌握插床机构的运动规律，并能够运用相关知识进行简单机构的设计。
3. 学生能了解插床机构在工程实际中的应用，理解其在机械加工中的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行插床机构的初步设计，并能够进行简单的运动仿真。
2. 学生能够通过实际操作，完成插床机构的组装与调试，提高动手实践能力。
3. 学生能够运用所学知识，解决实际工程问题，提高分析问题和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习插床机构设计，培养对机械工程的兴趣和热情，提高学习的积极性和主动性。
2. 学生能够认识到插床机构在实际生产中的应用价值，增强工程意识，培养良好的职业素养。
3. 学生在学习过程中，能够树立团队协作意识，提高沟通与协作能力，培养合作共赢的观念。
课程性质：本课程属于机械设计类课程，注重理论知识与实践操作的相结合。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的机械基础知识和动手能力，但需进一步培养创新设计能力和实际操作技能。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的设计能力、动手能力和解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程中，为将来的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 插床机构原理：讲解插床机构的基本概念、组成部分及工作原理，使学生掌握插床机构的核心理论知识。
- 教材章节：第二章 插床机构原理- 内容：插床机构定义、组成、运动规律、工作原理。
2. 插床机构设计方法：学习插床机构的设计方法，包括结构设计、运动设计和动力设计等，提高学生的设计能力。
- 教材章节：第三章 插床机构设计方法- 内容：结构设计、运动设计、动力设计、设计注意事项。
3. CAD软件应用：运用CAD软件进行插床机构的辅助设计，使学生掌握现代设计工具的应用。
- 教材章节：第四章 CAD软件应用- 内容：CAD软件操作、插床机构建模、运动仿真、工程图绘制。
插床机构课程设计11
插床机构课程设计11一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握插床机构的基本原理、结构特点及其应用，培养学生分析和解决插床机构相关问题的能力。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：•了解插床机构的定义、分类和基本结构。
•掌握插床机构的的工作原理及其主要性能参数。
•熟悉插床机构在机械加工中的应用和优势。
2.技能目标：•能够分析插床机构的工作过程，绘制其结构示意图。
•具备计算插床机构主要性能参数的能力。
•能够运用插床机构解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对插床机构的兴趣，激发学生学习机械制造的热情。
•培养学生具备创新精神和团队合作意识，提高学生解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.插床机构的定义、分类和基本结构。
2.插床机构的工作原理及其主要性能参数。
3.插床机构在机械加工中的应用和优势。
4.插床机构的维护保养和故障排除。
教学大纲安排如下：第一课时：插床机构的定义、分类和基本结构。
第二课时：插床机构的工作原理及其主要性能参数。
第三课时：插床机构在机械加工中的应用和优势。
第四课时：插床机构的维护保养和故障排除。
为实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解插床机构的基本原理、结构特点及其应用。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解插床机构的工作原理和应用。
3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作插床机构，提高学生的实践能力。
四、教学资源为实现教学目标，本课程将采用以下教学资源：1.教材：选用国内知名出版社出版的插床机构教材，确保内容的科学性和系统性。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示插床机构的工作原理和应用。
4.实验设备：准备插床机构实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评价方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
1、插床传动系统机构设计
M
0
er
d 可求得 M ed 的值， 进而可得出最大盈亏功Δ Wmax ，
900ΔWmax
(π 2 n 2 δ
即可计算出飞轮转动惯量，然后按照飞轮尺寸的确定原则
进行飞轮结构设计。 （6）运动循环图
6
机械原理课程设计
①
首先确定执行机构的运动循环时间 T 因选取曲柄导杆机构作为插床的执行机构， 确定组成运动循环的各个区段插床的运动循环由两段组成， 即插刀进给的工作形成 确定执行机构各个区段的运行时间及相应的分配轴转角插床的运动循环时间 T=1s，
图 6.8 滑块位移、速度、加速度曲线
（5）飞轮设计 机构简化模型如图 6.9：
由动能定理： W dE 参照运动简图展开得：
图 6.9 机构模型简化
( M d 1 - Qvs 5 G3 vs 3 cos 3 G5 vs 5 cos 5 )dt [ M d 1 - Qvs 5 - G3 vs 3 cos 3 - G5 vs 5 cos 5 ]dt
l AO1 lO1O 2 sin O1O2 A
②
按刀具行程要求确定 BO2 和 BC 长度
作图（如图 6.3）分析：
按 lBC=lBO2 即几何关系，算出：
l AO1 LBO 2 H
③ 析：
按传力性能要求（压力角尽量小）确定导轨 y-y 到 O2 的距离 作图（如图 6.4）分
导轨 y-y 落在图中两点划线之间时，压力角相对较小。由几何关系即可得 y-y 轴到 O2 点的距离约为 93. 3mm。 ④ 6.5： 选取适当长度比例尺，作主传动机构运动简图 包括滑块的两个极限位置，如图
5
d[ 1 J 112 1 m3 vs23 1 J s 332 1 m5 vs25 ] 2 2 2 2
机械原理课程设计说明书 插床机构
一 插床机构的设计与运动分析1.插床机构简介与设计数据插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，如图2-1，a 所示。
电动机经过减速装置（图中只画出齿轮1z 、2z ）使曲柄1转动，再通过导杆机构1-2-3-4-5-6，使装有刀具的滑块沿导路y-y 作往复运动，以实现刀具切削运动。
为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具有急回运动。
刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴2O 上的凸轮驱动摆动从动杆D O 4和其他有关机构来完成的。
设计数据表 设计内容 导杆机构的设计及运动分析符号 1n K HB O BCl l 3 32O O la b c单位 min r mm mm数据 652120116055551251．设计内容和步骤已知 行程速度变化系数（行程速比系数）K ，滑块5的冲程H ，中心距32O O l ，比值BO BCl l 3，各构件重心S 的位置，曲柄每分钟转数 1n 。
要求 设计导杆机构，作机构两个位置的速度多边行和加速度多边形，做滑块的运动线图。
步骤1）设计导杆机构。
按已知条件确定导杆机构的各未知参数。
其中滑块5的导路y y -的位置可根据连杆4传力给滑块5的最有利条件来确定，即y y -应位于B 点所画圆弧高的平分线上。
2）作机构运动简图。
选取长度比例尺)(mm m l μ，按表22-所分配的两个曲柄位置作出机构运动简图，其中一个位置用粗线画出。
曲柄位置的作法如图22-；取滑块5在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1 ，按转向将曲柄圆周十二等分，得12个曲柄位置，显然位置9对应于滑块5处于下极限时的位置。
再作出开始切削和终止切削所对应的'1和'8两个位置。
3）作速度、加速度多边形。
选取速度比例尺⎪⎭⎫⎝⎛mm s m v μ和加速度比例尺⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛mm s m a 2μ，用相应运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将其结果列入下表：项目位置1ω2A v23A A v 3A v CB v C v 3S vω大小 方向 106.28 0.471 0. 14 0.450 0.04 0.2 0.26 2.1逆时针单位 s 1 s m s 1项目 位置 2A a K A A a23 n A a 3t A a 3n CB a C a 3S a ε2.96 0.6 0.96 0.04 0.016 0.04 0.54单位2s m 21s4）作滑块的运动线图。
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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）。
[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
方向
所以 =0.2198m/s
又杠杆原理有 ，方向
又速度合成原理：
大小？0.5848m/s 0
方向
所以 =0.5848m/s
加速度分析
因为
，加速度合成原理有：
大小？ 0 0 0
方向？ 0 0
所以 = =
加速度合成原理有：
大小？ 0 0
方向 0 0
所以 = ，方向 ，向上
从动件滑块的位移、速度、加速度曲线图
方案三
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：
插刀的有效功率 ：
，得
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）
V带传动
弹性联轴器（两个）
滚动轴承（两个）
传动装置简图：
总效率 ，得
则电动机的工作功率： ，得
电动机转速：曲柄的转速
V带常用传动比为
圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比
总传动比
由 ，得满载转速
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-6
插床机构设计
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6
1.机构的尺寸综合8
2.导杆机构的运动分析9
3.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y—y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。
加速度曲线图
速度曲线图
位移曲线图
3.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：
推程，等速上升h
远休止
回程，等速下降h
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
又根据速度合成原理求6滑块C的速度：
大小？？？1.075
方向
又图解法作图解：
的值通过 在AB杆上由杠杆定理求得: ,
=1.075
又速度比例 =0.0074
所以 = =0.37 方向垂直向上
同理，下极位时， =0.37 ，方向垂直向下
2）导杆与机架位于同一直线位置
速度分析：
又速度合成原理有：
大小？0.2198/m/s 0
3200
22
70
1.1
四、设计内容及工作量：
1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3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。
0.75
910
2.0
2.0
（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 ：
，
由行程速比系数 ，得 .
2）求各杆长度：
取曲柄长度 ，
由 ，得
由 ，得
取导杆一端 和连杆 的之比为0.25~0.5，
由 ，得
取
机械运动简图：
2.导杆机构的运动分析
1）机构其中一个极位的简图：
曲柄的角速度
作速度分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（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[α]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K
42
100
1.65
导杆机构运动分析
从动件最大摆角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’o
14°
124
38°
58°
10°
58°
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)
凸轮转角
推杆偏角
12.6
3.26
25.2
6.52
37.8
9.78
50.4
13.04
58
14
68
14
75.6
13.04
88.2
9.78
100.8
6.52
113.4
3.26
126
0
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
（5）所获得的 不够理想，对机构的传力不利，不能保证机构的传力性能。
方案二
方案二的特点：
（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 和 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。
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）
方案一
1)根据行程速比系数K
极位夹角：
, ，得 .
2)设 的曲柄摇杆机构型式，选择摇杆摆角 ，
查表可得
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。
方向
大少？ ？
因为 所以竿2没有转动,即
B点的速度：由于构件2上 点是B和A的绝对瞬心点 ，
点的速度 已知，
利用构件2上的速度影像有:
，得
：B、C是同一构件上的点，根据同一构件上点间的速度关系:
方向∥导杆
大小？0？，得
加速度分析
根据速度合成原理有：
大小？ ? 0
方向
可得： = =0.996m/s方向：