机械原理-课程设计.插床机构设计

设计任务书

1.1设计题目

插床机构设计

1.2 插床简介

定义：金属切削机床，用来加工键槽。加工时工作台上的工件做纵向、横向或旋转运动，插刀做上下往复运动，切削工件。

介绍：利用插刀的竖直往复运动插削键槽和型孔的直线运动机床。插床与刨床一样，也是使用单刃刀具（插刀）来切削工件，但刨床是卧式布局，插床是立式布局。插床的生产率和精度都较低，多用于单件或小批量生产中加工内孔键槽或花键孔，也可以加工平面、方孔或多边形孔等，在批量生产中常被铣床或拉床代替。普通插床的滑枕带着刀架沿立柱的导轨作上下往复运动，装有工件的工作台可利用上下滑座作纵向、横向和回转进给运动。键槽插床的工作台与床身联成一体，从床身穿过工件孔向上伸出的刀杆带着插刀边做上下往复运动，边做断续的进给运动，工件安装不像普通插床那样受到立柱的限制，故多用于加工大型零件（如螺旋桨等）孔中的键槽。

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。插床的主参数是最大插削长度。插床是用于加工中小尺寸垂直方向的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。

图1 插床示意图

图5 从动件运动规律线图

图6 凸轮轮廓曲线与刀具中心轨迹图7 凸轮理论廓线与滚子包络线

设 计 计 算 与 说 明

主 要 结 果

8．插床导杆机构的综合及运动分析 曲柄转速147/n rad s = 曲柄长度72AB L mm = 插刀行程140H mm = 行程速度比系数 1.7K =

连杆与导杆之比/0.60DE CD L L = 力臂120d mm = 工作阻力7500F N = 导杆3的质量326m kg =

导杆3的转动惯量23 1.3S J kgm = 滑块5的质量545m kg =

147/n rad s =

72AB L mm =

140H mm =

1.7K =

/0.60DE CD L L =

120d mm =

7500F N =

326m kg =

23 1.3S J kgm =

545m kg =

8.1 插床导杆机构的综合

1、计算极位夹角 ，曲柄角速度1ω，曲柄角加速度1ε

1

18046.6671

K K θ-=︒

=+

1

12 4.922/60

n rad s πω=

=

210.00/rad s ε=

2、求导杆长度CD L ，连杆长度DE L ，中心距AC L 根据插床机构结构示意图，由几何条件可得

176.7322sin

2

CD H L mm θ

=

=

因为/0.60DE CD L L =，0.6106.039DE CD L L mm =⨯=

181.782sin

2

AB AC L L mm θ

=

=

3、求弓形高b ，导路距离e L

14.4542tan

2

CD H b L mm θ

=-

=

351.2872

e AC CD b

L L L mm =+-

=

46.667θ= 1 4.922/rad s ω= 210.00/rad s ε=

176.732CD L mm =

106.039DE L mm = 181.782AC L mm =

14.454b mm =

351.287e L mm =

3.908

3.908。用

，按照指定的位置作

号图），在速度图上标注出3ps ，其中

3330.05321/CS S v BC

L v pb m s L μ=

=

根据刚体运动合成，有

E D ED

v v v =+

方向：沿导轨 与3B v 相反 ∥BC 大小： ？ 已知 ？

式中，30.244/CD

D v BC

L v pb m s L μ=

= 速度多边形

完成速度多边形后，测量23b b ，可以得到导杆3的角速度大小

33

3B v BC BC

v pb L L μω=

==1.38124rad/s ，进而可以求出以下各个值： 22

21 1.7442/n B AB

a L m s ω==

30.05321/S v m s =

0.244/D v m s =

3ω=1.38124rad/s

2

2 1.7442/n B a m s =

方向：竖直向下 与3B a 相反 E D → ED ⊥ 大小： ？ 已知 已知 ？

完成加速度多边形后，测量p e ''，3

3n b ''并求出以下值： 20.1078/E a a p e m s μ''==

233330.5702/B a BC BC

a n

b rad s L L τμ

ε''===

加速度多边形

9. 插床导杆机构的动态静力分析

根据运动分析的结果，按照下列步骤用图解法对插床主执行机构的一个位置进行动态静力分析。 1）、计算惯性力和惯性力矩 导杆3的惯性力和惯性力矩为：

333 2.33I S F m a N == 3330.7413I S M J Nm ε==

20.1078/E a m s =

230.5702/rad s ε=

3 2.33I F N =

30.7413I M Nm =