插床运动系统设计方案设计和运动分析设计方案

插床运动系统方案设计及其运动分析设计方案 第一章 绪论 一,设计的题目插床运动系统方案设计及其运动分析。

二,此设计是工科专业在学习机械原理后进行的一次较全面的综合设计训练,其目的 1.巩固理论知识,并应用于解决实际工程问题;

2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念;

3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。

三,主要内容 1.确定插床主要尺寸,然后按11的比例画出图形。对插刀进行运动分析,选取适当比例尺画出不同点速度,加速度矢量图得到不同点的速度,加速度,并对两处位移,作出位移,速度,加速度同转角的图像 2.在内容1运动分析的基础上作出运动循环图,在运动循环图的指导下,根据设计要求确定工作台进给运动机构传动方案设计(包括上下滑板1和2进给运动的机构传动方案设计;
回转台3分度运动的机构传动方案设计;
刀具与工作台在运动中的协调性分析;
) 3.整理和编写说明书一份,对图纸进行详细说明 时间安排 (1) .第一天 明确任务,准备作图工具,并打扫教室。

(2). 第二、三天 在老师的指导下确定构建尺寸,作出机构简图,并进行运动分析,并作出一个周期的位移、速度、加速度随转角变化的图像 (3). 第四、五天 在老师的指导下,完成工作台的机构传动方案设计,并画出传动示意图。

(4). 第六、七、八天 自己总结,整理并编写说明书一份 一、设计题目 插床传动系统方案设计及其运动分析 二、主要内容 1) 对指定的机械进行传动系统方案设计;

2) 对执行机构进行运动简图设计(含必要的机构创意实验);

3) 飞轮设计;

4)编写设计说明书。

三、具体要求 插床是用于加工各种内外平面、成形表面,特别是键槽和带有棱角的内孔等的机床(如图1所示),已知数据如下表(参考图2)。

参数 nr H LO1O2 C1 C2 C3 C4 G3 G5 JS3 Q K δ 单位 rpm mm mm mm mm mm mm N N Kgm2 N 数据 60 100 150 120 50 50 120 160 320 0.14 1000 2 0.05 另lBC/lBO21,工作台每次进给量0.5mm,刀具受力情况参考图2。机床外形尺寸及各部份联系尺寸如图1所示(其中l1 1600,l2 1200, l3 740, l4 640, l5 580, l6 560, l7 200, l8 320, l9 150, l10 360, l11 1200,单位均为mm,其余尺寸自定。

四、完成后应上交的材料 1 机械原理课程设计说明书;

2 一号图一张,内容包括插床机构运动简图、速度及加速度多边形图、S(φ)- φ曲线、V(φ)- φ曲线和a(φ)- φ曲线;

3 三号坐标纸一张Med(φ)、Me r(φ)- φ曲线;

4 一号图一张,内容包括插床工作循环图、工作台传动方案图。

五、推荐参考资料 1 机械原理课程设计指导书(西华大学机械学院基础教学部编) 2 机械原理(孙桓主编,高等教育出版社) 3 机械原理较程(孙桓主编,西北工业大学出版社) 啊1111 指导教师 签名日期 年 月 日 系 主 任 审核日期 年 月 日 第二章 插床主体机构尺寸综合设计 机构简图如下 已知150mm,,行程H100mm,行程比系数K2, 根据以上信息确定曲柄 长度,以及到YY轴的距离 1.长度的确定 图 1 极限位置 由,得极为夹角 , 首先做出曲柄的运动轨迹,以为圆心,为半径做圆,随着曲柄的转动,有图知道,当转到,于圆相切于上面时,刀具处于下极限位置;
当转到,与圆相切于下面时,刀具处于上极限位置。于是可得到与得夹角即为极为夹角。由几何关系知,,于是可得,。由几何关系可得 代入数据,150mm,,得 即曲柄长度为75 2. 杆的长度的确定 图 2 杆BC,BO长度确定 由图2 知道,刀具处于上极限位置和下极限位置时,长度即为最大行程H100 ,即有100mm。

在确定曲柄长度过程中,我们得到,那么可得到,那么可知道三角形等边三角形。

又有几何关系知道四边形是平行四边形,那么,又上面讨论知为等边三角形,于是有,那么可得到,即 又已知,于是可得到 即杆的100mm。

3.到YY轴的距离的确定 B1 图 3 到YY轴的距离 有图我们看到,YY轴由过程中,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轴与圆弧刚相接触时,即图3中左边的那条点化线,与圆弧相切与B1点时,当B点转到,将会出现最大压力角。

2.当YY轴与重合时,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点为与得交点)。又几何关系知道 由上面的讨论容易知道,再代入其他数据,得 即到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11 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,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 (1)位移 在11 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,与垂直,与平行,与垂直,由理论力学中不同构件重合点地方法可得 其中,是滑块 上与A点重合的点的速度,是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度,是杆AOB上与A点重合的速度。

又由图知,与垂直,与BC垂直,与YY轴平行,有理论力学同一构件不同点的方法可得 其中,是C点,即插刀速度,是C点相对于B点转动速度,是B点速度。

又B点是杆件3 上的一点,,杆件3围绕转动,且B点和杆件与A点重合的点在的两侧,于是可得 由图量的,则可到 由已知可得,规定选取比例尺,则可的矢量图如下 最后量出代表的矢量长度为12mm, 于是,可得 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 其中,是滑块上与A点重合点的加速度,,方向由指向;
是科氏加速度,(其中大小均从速度多边形中量得),q方向垂直向下;
是相对于滑块 的加速度,大小位置,方向与平行;
是C点相对于B点转动的向心加速度,,方向过由C指向B;
是C点相对于B点转动的切向加速度,大小位置,方向垂直BC。次矢量方程可解,从而得到。

B时杆AOB 上的一点,构AOB 围绕转动,又与B点在的两侧,由(是 角加速度)可得 量出则可得到的大小和方向 又由理论力学,结合图可得到;

其中,在上一步中大小方向都能求得;
是C相对于B点转动的向心加速度,方向由C点指向B点;
是C相对于B点转动的切向加速度,大小未知,方向与BC垂直。次矢量方程可解,从而可得到C点,即插刀的加速度。取比例尺,可得加速度矢量图如下 最后由直尺量的长度为12mm,于是,可得 当 (1)位移 在11 的基础上,滑块的位移为1.5mm。,即 曲柄转过355时位移为1.5mm。

(2)速度 由已知从图中可知,与垂直,与平行,与垂直,由理论力学中不同构件重合点地方法可得 其中,是滑块 上与A点重合的点的速度,是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度,是杆AOB上与A点重合的速度。

又由图知,与垂直,与BC垂直,与YY轴平行,有理论力学同一构件不同点的方法可得 其中,是C点,即插刀速度,是C点相对于B点转动速度,是B点速度。

又B点是杆件3 上的一点,,杆件3围绕转动,且B点和杆件与A点重合的点在的两侧,于是可得 由图量的,则可到 由已知可得,规定选取比例尺,则可的矢量图如下 最后量出代表的矢量长度为2.16mm,于是,可得 即曲柄转过355时,插刀的速度为方向沿YY轴向上。

(3)加速度 由理论力学知识可得矢量方程 其中,为滑块上与A点重合点的加速度,,方向由指向;
是哥氏加速度,(其中大小均从速度多边形中量得),方向垂直向下;
是相对于滑块 的加速度,大小位置,方向与平行。B是杆AOB上的一点,杆AOB 围绕转动,又与B5点在的两侧,由(是 角加速度)可得 量出则可得到的大小和方向 又由理论力学,结合图可得到;

其中,在上一步中大小方向都能求得;
是C相对于B点转动的向心加速度,方向由C点指向B点;
是C相对于B点转动的切向加速度,大小未知,方向与BC垂直。次矢量方程可解,从而可得到C点,即插刀的加速度。取比例尺,可得加速度矢量图如下 代入数据可得 所有数据详见第四章表格 第四章 重要数据及函数曲线分析 角度 位移S(mm 速度Vm/s 加速度αm/s2 7 1.5 0.003 2.05 14 3 0.055 2 21 4 0.0825 1.96 28 5.9 0.115 1.95 35 8 0.125 1.8 42 9.9 0.136 1.65 49 10.5 0.14 1.5 56 15.5 0.15 1.1 63 19.5 0.155 1.0 70 23.5 0.16 0.85 77 25 0.18 0.77 84 30 0.192 0.63 91 31 0.201 0.55 98 37.5 0.207 0.15 105 41 0.210 0.09 112 45 0.212 -0.02 119 48.1 0.22 -0.024 126 55 0.212 -0.065 133 57 0.205 -0.12 140 60.2 0.201 -0.23 147 66.1 0.2 -0.32 154 68.9 0.196 -0.36 161 73 0.19 -0.39 168 76 0.18 -0.4 175 79.5 0.174 -0.432 180 83 0.172 -0.45 187 85 0.17 -0.59 194 90 0.140 -0.7 201 92 0.13 -0.79 208 92.5 0.126 -0.9 215 95 0.093 -1.04 222 98 0.073 -1.5 229 98.5 0.05 -1.9 236 99 0.03 -2.125 243 99 -0.03 -2.6 250 98 -0.07 -3.14 257 97 -0.16 -3.3 264 92.5 -0.25 -4.1 271 90 -0.274 -5.12 278 83.5 -0.383