机械原理课程设计 插床机构说明书

目录第一章绪论第二章插床主体机构尺寸综合设计第三章插床切削主体结构运动分析第四章重要数据及函数曲线分析第五章工作台设计方案第六章总结机械原理课程设计任务书一、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另：l BC/l BO2=1,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）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(00θθ-+=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：代入数据，21O O =150mm ，060=θ，得 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12B B 得交点）。

又几何关系知道： 由上面的讨论容易知道02230=∠C O B ，再代入其他数据，得：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。

B 1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：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：由图量的mm A O 22032=,则可到由已知可得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：其中，2A 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 ；kA A 23α→是科氏加速度，223323/10802s 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；rA 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 A3O2α=22/43.993/s mm BC v CB≈,方向过由C 指向B ；t O A 23α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3A α。

B 时杆AOB 上的一点，构AOB 围绕2O 转动，又4A 与B 点在2O 的两侧，由R R n t 2,ωαβα==（β是 角加速度）可得 量出42A O 则可得到B α的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，B α在上一步中大小方向都能求得；n CBα是C 相对于B 点转动的向心加速度22/36/s mm BC v BC n CB ≈=α，方向由C 点指向B 点；t CB α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mm s mm u /362-⋅=，可得加速度矢量图如下： 最后由直尺量的c a 长度为12mm ，于是，可得c a 2/432.0s m ≈ 当O 355=ϕ（1）位移 在1：1 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，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：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：由图量的mm A O 5.12352=,则可到由已知可得s mm A O w v A /47175212≈⨯=⨯=π，规定选取比例尺mm s m u /101-⋅=，则可的矢量图如下：最后量出代表C v 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s /m 0216.0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，2A α为滑块上与A 点重合点的加速度，2A α=2212/88.2957754s mm A O ≈⨯=⨯πω，方向由5A 指向1O ；k A A 23α→是哥氏加速度，5/22223323323A O v v v A A A 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），方向垂直52A O 向下；rA A 23α是3A 相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与52A O 平行。

B 是杆AOB 上的一点，杆AOB 围绕2O 转动，又5A 与B5点在2O 的两侧，由R R n t 2,ωαβα==（β是 角加速度）可得 量出52A O 则可得到B α的大小和方向又由理论力学,结合图可得到；其中，B α在上一步中大小方向都能求得；nCBα是C 相对于B 点转动的向心加速度22/44.155/s mm C B v BC n CB ≈=α，方向由C 点指向B 点；t CB α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mm s m u /502-⋅=，可得加速度矢量图如下代入数据可得：c a 2/04.3s m ≈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V(m/s) 加速度α(m/s2) 71.5 0.0032.05 14 3 0.055 2 21 4 0.0825 1.96 28 5.9 0.115 1.95 3580.1251.849 10.5 0.14 1.556 15.5 0.15 1.163 19.5 0.155 1.070 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 -5.1 285 73 -0.52 -4.9 292 66 -0.574 -1.74 299 54.2 -0.62 -0.44 306 41.5 -0.61 3.6 313 28.2 -0.44 4.7 320 17.9 -0.43 5.2 327 12.5 -0.3 5.47 334 8.1 -0.23 5.5 341 3 -0.13 3.95 348 2.6 -0.029 3.733600 0 2.251、()S ϕϕ-图的分析：随着曲柄,1A O 逆时针转动角度的增大，滑块C 位移由0开始增大，大约在240度时达到最大，然后开始减少，易知滑块C 进程与回程时，曲柄,1A O 转动的角度并不相等，这说明了曲柄,1A O 转动时存在急回运动。