插床运动系统设计方案设计和运动分析设计方案

插床运动系统方案设计及其运动分析设计方案第一章绪论一，设计的题目：插床运动系统方案设计及其运动分析。

二，此设计是工科专业在学习《机械原理》后进行的一次较全面的综合设计训练，其目的：1.巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题；2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念；3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。

三，主要内容：1.确定插床主要尺寸，然后按1：1的比例画出图形。

对插刀进行运动分析，选取适当比例尺画出不同点速度，加速度矢量图得到不同点的速度，加速度，并对两处位移，作出位移，速度，加速度同转角的图像2.在内容1运动分析的基础上作出运动循环图，在运动循环图的指导下，根据设计要求确定工作台进给运动机构传动方案设计（包括上下滑板1和2进给运动的机构传动方案设计；回转台3分度运动的机构传动方案设计；刀具与工作台在运动中的协调性分析；）3.整理和编写说明书一份，对图纸进行详细说明时间安排（1） .第一天明确任务，准备作图工具，并打扫教室。

（2）. 第二、三天在老师的指导下确定构建尺寸，作出机构简图，并进行运动分析，并作出一个周期的位移、速度、加速度随转角变化的图像（3）. 第四、五天在老师的指导下，完成工作台的机构传动方案设计，并画出传动示意图。

（4）. 第六、七、八天自己总结，整理并编写说明书一份一、设计题目插床传动系统方案设计及其运动分析二、主要内容1）对指定的机械进行传动系统方案设计；2）对执行机构进行运动简图设计（含必要的机构创意实验）；3）飞轮设计；4）编写设计说明书。

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（如另：l BC/l BO2=1,工作台每次进给量0.5mm，刀具受力情况参考图2。

机床外形尺寸及各部份联系尺寸如图1所示（其中：l1 =1600，l2 =1200, l3 =740, l4 =640, l5 =580, l6 =560, l7 =200, l=320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,单位均为mm，其余尺寸自定。

8四、完成后应上交的材料1) 机械原理课程设计说明书；2) 一号图一张，内容包括：插床机构运动简图、速度及加速度多边形图、S（φ）-φ曲线、V（φ）-φ曲线和a（φ）-φ曲线；3) 三号坐标纸一张：Med（φ）、Me r（φ）-φ曲线；4) 一号图一张，内容包括：插床工作循环图、工作台传动方案图。

五、推荐参考资料1)《机械原理课程设计指导书》（西华大学机械学院基础教学部编）2) 《机械原理》（孙桓主编，高等教育出版社）3) 《机械原理较程》（孙桓主编，西北工业大学出版社）指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日第二章 插床主体机构尺寸综合设计机构简图如下：已知21O O =150mm ，1/2 BO BC ，行程H=100mm ，行程比系数K=2，根据以上信息确定曲柄,1A O 2,BO BC 长度，以及2O 到YY 轴的距离 1.A O 1长度的确定图 1 极限位置由)180/()180(00θθ-+=K ，得极为夹角：060=θ，首先做出曲柄的运动轨迹，以1O 为圆心，A O 1为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当A O 2转到12A O ，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当A O 2转到22A O ，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。

于是可得到12A O 与22A O 得夹角即为极为夹角060=θ。

由几何关系知，212211O O A O O A ∠=∠，于是可得，021221160=∠=∠O O A O O A 。

由几何关系可得：2111cos O O A O •=θ代入数据，21O O =150mm ，060=θ，得mm A O 751=即曲柄长度为75mm 2. 杆2BO BC 、的长度的确定图 2 杆BC ，BO 2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，21C C 长度即为最大行程H=100mm ，即有21C C =100mm 。

在确定曲柄长度过程中，我们得到021221160=∠=∠O O A O O A ，那么可得到022160=∠B O B ，那么可知道三角形221O B B ∆等边三角形。

又有几何关系知道四边形1221C C B B 是平行四边形，那么1212C C B B =，又上面讨论知221O B B ∆为等边三角形，于是有1221B B O B =，那么可得到mm O B 10022=,即mm BO 1002=又已知1/2=BO BC ，于是可得到mm BO BC 1002==即杆2,BO BC 的100mm 。

3.2O 到YY 轴的距离的确定图 3 2O 到YY 轴的距离有图我们看到，YY 轴由3311y y y y 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：B 11当YY 轴与圆弧12B B 刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧12B B 相切与B1点时，当B 点转到12,B B ，将会出现最大压力角。

2.当YY 轴与12B B 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12B O 与12B B 得交点）。

又几何关系知道：2/)cos (cos 22222222C O B B O B O C O B B O l ∠•-+∠•=由上面的讨论容易知道02230=∠C O B ，再代入其他数据，得：mm l 3.93=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m r w /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O 175=ϕ（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，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得∨∨∨∨+=→→→方向大小??2233A A A A v v v其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。

又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：∨∨∨∨+=→→→?CB BCv v v 方向大小 其中，C v 是C 点，即插刀速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 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：3322A A O BO B v v →→-=由图量的mm A O 22032=,则可到3220100A B v v =由已知可得s mm A O w v A /47175212≈⨯=⨯=π，规定选取比例尺mm s mm u /151-⋅=，则可的矢量图如下：最后量出代表C v 的矢量长度为12mm, 于是，可得 C v =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?23232A3r A A k A A A αααα其中，2A α是滑块上与A 点重合点的加速度，2A α=212/88.29577544s mm A O ≈⨯=⨯πω，方向由4A 指向1O ；k A A 23α→是科氏加速度，223323/10802s mm v A A k A A ≈⨯⨯=ωα（其中233,A A A v v 大小均从速度多边形中量得），q 方向垂直42A O 向下；rA A 23α是4A 相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与42A O 平行；n A3A2α是C 点相对于B 点转动的向心加速度，n A3O2α=22/43.993/s mm BC v CB ≈,方向过由C 指向B ；t O A 23α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 α。

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R R n t 2,ωαβα==（β是 角加速度）可得3322A A O BO B αα→→-=量出42A O 则可得到B α的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；∨∨∨∨∨∨++=→→→→方向大小??CB t n CB Bcαααα其中，B α在上一步中大小方向都能求得；n CBα是C 相对于B 点转动的向心加速度22/36/s mm BC v BC n CB ≈=α，方向由C 点指向B 点；t CB α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mm s mm u /362-⋅=，可得加速度矢量图如下：最后由直尺量的c a 长度为12mm ，于是，可得c a 2/432.0s m ≈ 当O 355=ϕ（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，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得∨∨∨∨+=→→→方向大小??2233A A A A v v v其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。

又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：∨∨∨∨+=→→→?CB BCv v v 方向大小 其中，C v 是C 点，即插刀速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 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：3322A A O BO B v v →→-=由图量的mm A O 5.12352=,则可到35.123100A B v v =由已知可得s mm A O w v A /47175212≈⨯=⨯=π，规定选取比例尺mm s m u /101-⋅=，则可的矢量图如下：最后量出代表C v 的矢量长度为2.16mm,于是，可得：C v s /m 0216.0=即曲柄转过355°时，插刀的速度为s /m 0216.0方向沿YY 轴向上。