插床機構綜合與傳動系統設計目錄題目及設計要求2一、設計題目2二、設計數據與要求3三、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：5二、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ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2ABCDHO2xdbO1O3ca123456n2n1z1z2yyQS5S1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ψ(°)15151515推程許用壓力角[α](°)45454545推程運動角δ0(°)60906090回程運動角δ0'(°)90609060遠程休止角δ01(°)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δ0.030.030.030.03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1.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，依據設計要求和參數，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖；H0.05HG0.05HOS5H0.05HG0.05HOS5圖3-31插刀所受阻力曲線3.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；4.確定電動機的功率與轉速；5.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；6.編寫課程設計說明書；7.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1的極位夾角為θ=180*〔K-1〕/〔K+1〕；故有為了使構件4對構件5的平均傳動角比擬大，故應有：那么可得：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：等加速等減速余弦正弦五次多項式回程運動規律：修正后的等速回程取正弦加速度加速階段〔〕：等速階段正弦加速度減速階段〔〕：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：第三組：第四組：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〔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：〔式2〕解上述方程組得：………………〔式3〕2〕角速度分析分別將〔式2〕對時間取一次導數，可得……………〔式4〕解之可得s3,ω3,ω4,s5。3〕角加速度分析分別將〔式2〕對時間取二次導數，可得加速度關系………〔式5〕采用高斯消去法可求解〔式5〕可解得角加速度dds3,α3,α4,dds5；各方案滑塊C的位移和速度變化規律曲線，即S5、S5’A組B組：C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A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：01020304050182.1557176.4258167.8636155.5312139.815121.150660708090100110100.005876.86752.2295626.594530.0628619.9234212013014015016017022.7908540.5155365.5352398.36419128.3934122.325918019020021022023058.46421-46.5937-64.3631-44.1741-21.313-6.714072402502602702802900.676123.5188773.66432135.3277665.4985693.02972300310320330340350117.573138.7052156.0211169.1897177.9851182.3018D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：平均功率P(w)343.3871575.6334708.2583751.8974設減速機構中齒輪傳動效率η1=0.95；帶傳動效率η2=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/kw0.551.11.11.1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方下：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)1.522.52.5Z120202020Z2116604040Lo1o2(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。所求飛輪轉動慣量為：/N*m109.303591.6149175.1485559.8341JF/kg*m2875.7771187.114175.387738.18862六、感想與建議。感想：在設計過程中采用分塊設計方法可以使問題得到簡化，如：１、將整個插床機構分為插削機構和送料機構，而插削機構又以六桿機構為主，依據插床工況條件的限制，題中預先確定了有關幾何尺寸和力學參數，因此在滿足所設計的插床結構緊湊，機械效率高的前提下設計了其他相應參數。設計送料機構凸輪時，由于回程角比擬小，假設為簡單的等速回程過程，那么會出現尖點失真現象，故設計時將將回程規律做了一定修正。2、電機選擇時在滿足高效率的前提下找到適宜的傳動比并通過查《機械設計手冊》找到適宜的電機。在此假設了機構的效率，電機等速特性等，以便簡化問題，且同時其對設計目的影響較小。在整個設計過程中我們在分析清楚題目要求后討論最正確解法并通過編程來解決。先做好分析后著手做設計具體細節到達了事半功倍的效果。另外由于知識的有限，將許多模型簡化了也必將對設計造成一定負面影響。建議：希望老師能在以后的課程設計過程中，能給大家講解一些在設計時理應注意的相關問題，并給大家推薦一些設計書籍供學生參考學習，以保證我們的