插床機構綜合與傳動系統設計目錄TOC\o"1-5"\h\z題目及設計要求2一、設計題目2二、設計數據與要求2三、設計任務3設計：4一、確定各構件的運動尺寸，繪制機構簡圖41、插削機構的設計：42、送料機構（凸輪機構）的設計：4二、假設曲柄1等速轉動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規律曲線（插削機構的運動學分析）91）位置分析92）角速度分析93）角加速度分析10三、在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構件重力和慣性力的條件，分析曲柄所需的驅動力矩13四、確定電動機的功率和轉速。15五、取曲柄軸為等效構件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量。16六、感想與建議。16七、參考文獻。16題目及設計要求一、設計題目插床是常用的機械加工設備，用于齒輪、花鍵和槽形零件等的加工。圖6—15為某插床機構運動方案示意圖。該插床主要由帶轉動、齒輪傳動、連桿機構和凸輪機構等組成。電動機經過帶傳動、齒輪傳動減速后帶動曲柄1回轉，再通過導桿機構1—2—3—4—5—6,使裝有刀具的滑塊沿道路y—y作往復運動，以實現刀具切削運動。為了縮短空程時間，提高生產率，要求刀具具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結于軸。*上的凸輪驅動擺動從動件。4。和其他有關機構（圖中未畫出）來實現的。畫出）來實現的。圖3-30插床機構運動方案示意圖針對圖3-30所示的插床機構運動方案，進行執行機構的綜合與分析，并進行傳動系統結構設計。二、設計數據與要求依據插床工況條件的限制，預先確定了有關幾何尺寸和力學參數，如表6—4所示。要求所設計的插床結構緊湊，機械效率高。

表6—4插床機構設計數據分組1234插刀往復次數n(次/min)306090120插刀往復行程H(mm)1501209060插削機構行程速比系數K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130桿長之比L(BC)/L(o3B)1111質心坐標a(mm)60555045質心坐標b(mm)60555045質心坐標c(mm)130125120115凸輪擺桿長度Lo4d(mm)125125125125凸輪擺桿行程角巾(°)15151515推程許用壓力角[a](°)45454545推程運動角50(°)60906090回程運動角5o'(°)90609060遠程休止角6oi(°)10151015推程運動規律等加等減余弦正弦5次多項式回程運動規律等速等速等速等速速度不均勻系數60.030.030.030.03最大切削阻力Q(N)2300220021002000阻力力臂d(mm)150140130120滑塊5重力G5(N)350340330320構件3重力G3(N)150140130120構件3轉動慣量J3(kg*m2)0.120.110.10.1三、設計任務針對圖1所示的插床的執行機構(插削機構和送料機構)方案，依據設計要求和已知參數，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖；0.05H圖3-31插刀所受阻力曲線假設曲柄1等速轉動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規律曲線；在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖6-16所示，在不考慮各處摩擦、其他構件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅動力矩；0.05H圖3-31插刀所受阻力曲線確定電動機的功率與轉速；取曲柄軸為等效構件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量；編寫課程設計說明書；感想與建議。

設計:一、確定各構件的運動尺寸，繪制機構簡圖1、插削機構的設計：由題知：桿l的極位夾角為e=180*(K-1)/(K+1)；故有1、=匕2°3sin(p)七=l：=H/2/sin(g)為了使構件4對構件5的平均傳動角比較大，故應有：x_lcos(p)=l_x4r(l+cos(e4r(l+cos(e))/2所得數據如下:設計數據x(mm)1401128456y(mm)75604530L3(mm)1501209060L4(mm)1501209060L1(mm)807570652、送料機構(凸輪機構)的設計:四種方案的推程運動規律：1、等加速等減速23=』1—cos(兀恐/》)]/?04UJ=4OL=2、余弦uj—tv6usin(戒/8)/(2S)io0以=薩如2cos(兀(5/8)/(2異)ioo3=?[3160)-sin(2兀(5/(5。)/Qtt)]3、正弦u—如[1一cos(2兀(518)1/(5十100以=2誨2sin(2^jlb)/^21004、五次多項式廠q+"+勺2+1、等加速等減速23=』1—cos(兀恐/》)]/?04UJ=4OL=2、余弦uj—tv6usin(戒/8)/(2S)io0以=薩如2cos(兀(5/8)/(2異)ioo3、正弦4、r瑚=”-m0）S/^0。=°修正后的等速回程估一15%1—4卜杼|（2。2加1）正弦加速度加速階段（$<10）：9=。+由J/$01+Sin（沛/501）1淑—同（c°s（0$0i）-D%任=-林心2林沛|$01）1扁12等速階段甲=?1十日一—堀一如1）/（扁_2席1））、一（?一?1么/（扁—2希1）q=°

正弦加速度減速階段（%—?M10）："=撲3。頊&一，近（岳。頊/$01）/淑3=岫（*（尬。頊鳥）—D/&a=心；sin（7r30_S）/（501）/垢2所得數據如下:設計數據中心距Lo2o4(mm)1008510585滾子半徑rt（mm）15151515基圓半徑R0（mm）48544855四種方案下的凸輪輪廓曲線如下:第一組:第二組:凸輪理論實際輪廓曲線（B）x/mm第三組:第四組:6040200-20-40-60-80J-f-r4—I實際輪廓理論輪廓凸輪理論實際輪廓曲線（D）-40-200204060x/mm-80-60設計簡圖:二、假設曲柄1等速轉動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規律曲線（插削機構的運動學分析）1）位置分析建立封閉矢量多邊形'o3O2+4=七廠+廠=x^y^S^（式1）將機構的封閉矢量方程式（1）寫成在兩坐標上的投影式，并化簡整理成方程左邊僅含未知量項的形式，即得:2[S3S3l3cosS1^3=C0S（兀+久）

l3S1n（匹+/）+1O302+11C°%1ls1n°+1嚴腭4=14加。4—S5=解上述方程組得:s3a。4s（式2）爬+lcosg）2+（lsinarctan'1面。1l+1cos9M）2arccos[_x_lcos（兀+。）]l3Sin（^+p3）+l4'山94—y（式3）2）角速度分析分別將（式2）對時間取一次導數，可得Eq—s3sin°30sin°300一-『吟+?-尸財40l4cos%50SL3一/即/0%l1co^10=%04_1S'0一5一--（式4）cos0_ssin000S"-3sinIscosQ00力30」3曲命+部_1sin00力401co^^+eP1cosg_1S"_5_一%sin0_dssing—0對時間取二次導數，可得加速度關系解之可得s3,33,34,s5。3）角加速度分析分別將（式2）%%°30氣cos°3一泄sin°3

cosn+q）—I*sin（兀+0^仙cosq

仙sinq0—140COS仇440Sin仇44S'3%%S'5一（式5）采用高斯消去法可求解（式5）可解得角加速度dds3,a3,a4,dds5；各方案滑塊C的位移和速度變化規律曲線，即S5、S5’的變化規律如下圖:A組A組D組D組三、在插床工作過程中，插刀所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構件重力和慣性力的條件，分析曲柄所需的驅動力矩TedT_J、+匕口2er—ed2TedTer3s3Q-GVGVmVs3"JCV32mVs5232十32十52LJ1CdiUJ\dJe~d~t2mVa3s3s32J2mVas3%頃3I5s5s522(jJ2T^+G5Vs5.也+m3V3aTer3s3dJe~d~t2mVa3s3s32J2mVas3%頃3I5s5s522(jJ2A組:01020304050259.3098255.3141245.8876231.1217211.3963187.16460708090100110158.9173127.146692.2860254.6429-1.100276.90638112013014015016017016.0754826.9690840.3150156.3231872.2219278.6399218019020021022023066.5666940.5702427.7800523.0548520.0794916.4677824025026027028029012.006896.9062111.38572356.1555195.39985131.6296300310320330340350164.36193.027217.0809236.0431249.542257.3333B組:01020304050219.3244214.5626205.6179192.1321174.4833153.112760708090100110128.4994101.133571.4851639.9689-0.680418.22662812013014015016017019.2878433.7730753.3632678.50911102.322102.313118019020021022023061.53863-5.21395-20.8057-11.9901-1.159854.7897612402502602702802906.4522215.397332.72574945.4038979.88536111.5567300310320330340350140.0074164.749185.3081201.282212.3726218.403C組:01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.815121.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.0211169.1897177.9851182.3018

D組：01020304050147.7851141.2404133.1889122.0764108.294992.2716070809010011074.4543455.3136935.3437815.085881.27659611.4879512013014015016017025.0567244.095971.38969107.3844139.3778129.081418019020021022023055.4567-74.3289-91.7908-65.0962-35.1491-15.1063240250260270280290-3.865111.7745334.07744625.3851551.4283275.0847930031032033034035096.03819113.9072128.3351139.0449145.8685148.7582四、確定電動機的功率和轉速。等效構件(曲柄1)上所需平均功率：p=T*2兀￡。展-751.8974平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583設減速機構中齒輪傳動效率n1=0.95；帶傳動效率n2=0.9；查《機械設計手冊》，選擇的電動機性能如下：型號Y801-4Y90L-6Y90L-6Y90L-6額定功率/kw0.551.11.11^額定轉速/(r/min)1390910910910額定轉矩/(N*m)3.78666電機效率0.7050.7350.7350.735設計減速機構：傳動比=額定轉速/曲柄轉速設計各傳動比如下：傳動比46.315.210.17.6齒輪傳動比5.8322_帶傳動比8553.8_齒輪參數設計如下：模數m(mm)1.522.52.5_Z120202020_Z2116604040_Lo1o2(mm)102807575_帶輪設計參數如下：D1/mm160125125114D2/mm20252530

五、取曲柄軸為等效構件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量。Ter匚=T”.1△^匚=T”.1△^max=Emax_EminTeUd興出＞Tdered《機械原理》第七版《機械原理課程設計》《C程序設計教程》《MATLAB5.x程序設計語言》《機械原理》第七版《機械原理課程設計》《C程序設計教程》《MATLAB5.x程序設計語言》學出版社《機械設計手冊》成大先主編化學工業出版社Td/