插床机构综合设计说明书

. .. .. 机械原理课程设计

插床机构综合

学生：卢佛俊

专业班级：08机电二班

学号：20087668

目录

一、设计题目简介

二、设计数据与要求

三、设计任务

四、插床主体机构尺寸综合设计

五、插床切削主体结构运动分析

六、重要数据及函数曲线分析

七、工作台设计方案

八、总结

九、参考文献

设计题目：插床机构综合

一、设计题目简介

插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图示为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其他有关机构（图中未画出）来实现的。

针对图所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析。

二、设计数据与要求

依据插床工况条件的限制，预先

确定了有关几何尺寸和力学参数，如

表6－4所示。要求所设计的插床结

构紧凑，机械效率高。

插床机构设计数据插刀往复次数（次/min）60

插床机构运动方案示意图

插刀所受阻力曲线

三、设计任务

1. 针对图所示的插床的执行机构（插削机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；

2. 假设曲柄1等速转动，画出滑块C 的位移和速度的变化规律曲线；

3. 在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；

4. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；

5. 用软件（VB 、MATLAB 、ADAMS 或SOLIDWORKS 等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、

6. 图纸上绘出最终方案的机构运

动简图（可以是计算机图）并编写说明书。

四、插床主体机构尺寸综合设计

方案选择：

方案一：结构简图如下

插削机构行程速比系数

2 中心距（mm ）

150 杆长之比

1 质心坐标（mm ） 50 质心坐标（mm ） 50 质心坐标

（mm ） 120 凸轮摆杆长度（mm ） 120 凸轮摆杆行程角（0） 15 推程许用压力角（0）

45 推程运动角（0） 90 回程运动角（0） 60 远程休止角（0）

15 推程运动规律 3-4-5次多项式

回程运动规律 等速

速度不均匀系数

0.05 最大切削阻力（N ）

1000 阻力力臂（mm ） 120 滑块5重力（N ） 320 构件3重力

（N ）

160 构件3转动惯量

（kgm 2）

0.14

方案二：机构简图如下：

经过对方案一和方案二的比较，我们发现方案一的优点是结构简单，易于实现。方案二的优点是可承受的力要大。考虑到插床需要较大的进给里用已加工零件，所以我们选择方案二，下面我们就相对于方案二进行进一步的计算和设计。

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：

2111cos O O A O •=θ

代入数据，21O O =150mm ，060=θ，得

mm A O 751=

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

mm BO BC 1002==

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1

2B 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

B 1