机械原理课程设计—插床机构说明书

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(0

θθ-+=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：

1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

1

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1

2B 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??2

2

33

A 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 B

C

v 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：

33

22A A O B

O B v v →

→-=

由图量的mm A O 22032=,则可到

3220

100

A 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?23232

A3

r A A k A A A αααα

其中，

2

A 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 2

3α→

是科氏加速度，

22

3323/10802s 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；r A 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 A3O2

α=22

/43.993/s mm BC v CB

≈,方向