插齿机设计

一、设计题目

图中所示是插齿机的功能描述简图。插齿刀1作上下往复直线运动切削齿轮坯，每分钟切削次125次，插齿刀冲程105mm ；每当插齿刀1运动到下极限位置时，齿轮坯2随工作台3作径向让刀运动，每当插齿刀1运动到上极限位置之前，齿轮坯2随工作台3恢复原位，工作台3的让刀运动行程为2mm 。

二、设计要求

（1）画出机械系统运动循环图；

（2）画出机械系统功能系统图；

（3）选定电动机型号、拟定机械系统运动方案；

（4）确定机械系统传动部分运动尺寸、执行机构运动尺寸并对机械系统进行运动分析。

三、机械系统运动循环图

四、机械系统系统功能图：

功能简介：

功能 1：由原动机实现，亦即由电动机实现；

功能 2：由带传动机构实现，包括皮带轮以及皮带，传动比i=；

功能3：由圆柱齿轮传动机构实现（减速机构），其为二级分流式圆柱齿轮减速器，传动比可达i=;

3

1.插齿刀

2.齿轮坯

3.机床工作台

功能4：由圆锥齿轮传动机构实现，不改变运动速度，只改变运动方向，传动比i=；

功能5：由曲柄滑块执行传动机构实现，改变运动轴线方向；

功能6：由曲柄滑块执行机构实现，改变运动类型，将连续转动转变为连续直线往复移动；功能7：由凸轮传动机构实现，改变运动轴线方向；

功能8：由凸轮传动机构实现，改变运动类型，将连续转动转变为间歇直线往复移动；

五、机械系统运动方案

1、插齿刀连续往复直线运动方案

采用对心曲柄滑块机构实现设计题目中的插齿刀运动要求。根据所给数据，可以确定曲柄长度52.5mm，一个周期之内曲柄冲程105mm，行程210mml。

2、工作台间歇往复直线运动方案

由于运动需要具备间歇性，所以采用直动平底从动件盘形凸轮机构实现设计题目中的工作台运动要求。因为凸轮机构水平放置，不能利用重力天然锁合，所以外加弹簧，利用弹力锁合。根据所给数据，可以确定凸轮从动件行程2mm,再根据机械系统运动循环图，得到其推程运动角，远休止角，回程运动角，近休止角，如果再能确定其推程以及回程所采用的加速度运动规律，则可轻松求得其一个运动循环的位移、速度和加速度方程。

3、电动机型号选择方案

根据设计要求，电机型号可以选择如下：

电机型号：Y100L-2；

额定功率：3kW;

满载转速：2880r/min;

堵转转矩：2.2；

最大转矩：2.2；

六、机械系统运动分析

1.曲柄机构运动分析

1）滑块位移与转角的关系

()*cos *cos s R L R L αβ=+-+

令：/R L λ=

则：sin *sin βλα=

从而：cos β= 于是可得：

()(1*1cos *1s R αλ⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦

近似可为：

()()*1cos *1cos 24s R λαα⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦ 2）滑块速度与转角的关系 **ds ds d ds v dt d dt d αωαα===

sin *sin 22v R λωαα⎛⎫=+ ⎪⎝⎭

3）滑块加速度与转角关系 **dv dv d dv a dt d dt d αωαα===

[]

2cos *cos2a R ωαλα=+ 2、凸轮机构运动分析