《机械原理课程设计-插床机构设计》

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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 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。

（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。

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。

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）

方案一

1)根据行程速比系数K 极位夹角：

,

-1

1801K K θ=︒⨯

+，得 44.15θ=.

2)设

1180α︒

>的曲柄摇杆机构型式，选择摇杆摆角60ϕ=，

查表可得

min max 25,56γβ︒︒

≈=

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

min max γ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BC 和2BO 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w P ：

max

20.91000100060w F H n Fv

P ⨯⨯⨯=

=⨯，得0.2016w

P KW = 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） 10.97η= V 带传动

20.96η= 弹性联轴器（两个） 30.99η= 滚动轴承（两个） 40.96η=

传动装置简图：

总效率

22221234=0.970.960.990.960.95

ηηηηηη=⨯⨯⨯⨯执行，得0.80η≈

则电动机的工作功率：00.2016=

0.80w

P P KW

η

=

，得00.252P KW =

电动机转速：曲柄的转速

242/min n r =

V 带常用传动比为

12~4i = 圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比

23~5i =

总传动比

12

n i i i i =

6~20i =

由

m w

n i n =

，得满载转速

252~840/min m n r =

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

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θ：

-11801K K θ=︒⨯

+，

由行程速比系数 1.65K =，得 44.15

θ=.

2）求各杆长度：