机械原理课程设计插床机械设计

机械原理课程设计

设计计算说明书

设计题目插床机械设计

设计任务书

1.1 设计题目

插床

1.2 插床简介

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。

为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件—插刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作垂直方向的往复直线移动，且切削时插刀的移动速度低于空行程速度，即插刀具有急回现象；安装工件的工作台应具有不同进给量

的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。

1.3 设计要求及设计参数

设计要求：要求主执行机构工作行程切削平稳、压力角较小。进给机构压力角不超过许用值。

设计参数如下所示：插床机构设计3号题目参数

题号 3

主执行机构

曲柄转速n2/（r/min）50 曲柄l O2A/mm75

插刀行程H/mm120

行程速比系数K 1.8 连杆与导杆之比l BC0.55 力臂d(mm) 108 工作阻力F max(N) 10800

导杆质量m4(kg) 22 导杆转动惯量J S4(kgm2) 1.2 滑块质量m6(kg) 60

进给机构

从动件最大摆角max20

凸轮从动件杆长(mm) 130 推程许用压力角[]

推程42

回程许用压力角[]

回程50滚子半径r r(mm) 15

刀具半径r c(mm) 0.08

一：主执行机构设计与分析

1：插床机械设计参数以及相关参数计算

曲柄转速n 2/（r/min ） 曲柄长度l O2A =75mm

插刀行程H=120mm

行程速度比系数K=1.8

连杆与导杆之比l BC =0.55

力臂

d=108mm 工作阻力F=10800N

导杆4的质量m 4=22kg 导杆4的转动惯量Js4=1.1

滑块6的质量m 6=60 一、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

n 2=50

l O2A =75m m

H=120m m

K=1.8

l BC =0.55

d=108mm

F=10800N

m 4=22kg

Js4=1.1

m 6=60

46.667θ=

1 4.922/rad s

ω=

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

138.286CD L mm =

因为/0.55DE CD L L =，76.06DE L mm =

152.114AC L mm =

3、求弓形高b 、导路距离e L

13.695CD L mm =

283.553e L mm =

二：主执行机构运动分析

已知：曲柄的转速n=45 rad/min ，滑块质量为50kg ，导杆的质量为28kg ，其质心

转动惯量为1.2 kg ·2m ，力臂d=110mm ，工作阻力F=9000N 。此时，曲柄AB 与中心距LAC 的夹角为45°，即与垂直于曲柄AB 方向的夹角为45°。

2

10.00/rad s ε=

138.286CD L mm

=

76.06DE L mm =

152.114AC L mm

=

13.695CD L mm

=

283.553e L mm

=

（1）主执行机构速度分析.

3232

B B B B V V V =+

E D ED V V V =+

方向 BC L ⊥ AB L ⊥ //BC L 方向

//导轨 DC L ⊥ DE L ⊥

大小 ？ 1AB l ω⋅ ？ 大小 已知 ？ ？

曲柄转至当前角度对应的滑块速度：0.176/E V m s ≈

（2）主执行机构加速度分析

33323n n k r

B B B B B B B

B a a a a a a τ=+=++

方向 ？ //BC L BC L ⊥ //AB L

332B B V ω⊥ //L bc

大小 ？ 23BC L ω ? 21AB L ω

3322B B V ω ?

0.176/E V m s ≈

3/ 1.30/D DC V L rad s

ω=≈

3/ 1.30/D DC V L rad s ω=≈ 204.66BC L mm =

n E D ED ED a a a a τ=++

方向 //导轨 3//B a //DE L DE L ⊥ 大小 已知 3/B DC BC a L L ⋅ ? ?

曲柄转至当前角度对应的滑块加速度：

2a 0.297/E m s ≈

滑块运动线图

204.66BC L mm

=

2

a 0.297/E m s ≈

2

a 0.297/E m s ≈

三、凸轮机构设计与分析

1、凸轮机构相关参数的确定

已知： 从动件的最大摆角max ψ，许用压力角[]α，从动件长度D O l 4,从动件运动规律为等加速等减速运动，凸轮与曲柄共轴，数据如表1所示。

题 号 3 主执行机构

曲柄转速n 2/（r/min ） 50 曲柄l O2A /mm 75 插刀行程H/mm 120 行程速比系数K 1.8 连杆与导杆之比l BC

0.55 力臂d (mm) 108 工作阻力F max (N) 10800 导杆质量m 4(kg)

22