机械原理课程设计插床机
构
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插床机构综合与传动系统设计目录
题目及设计要求......................................................
一、设计题目....................................................
二、设计数据与要求..............................................
三、设计任务....................................................
设计：..............................................................
一、确定各构件的运动尺寸，绘制机构简图..........................
1、插削机构的设计：.........................................
2、送料机构（凸轮机构）的设计：.............................
二、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（插削机构的运
动学分析）......................................................
1）位置分析.................................................
2）角速度分析...............................................
3）角加速度分析.............................................
三、在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图2所示，在不考虑各处摩擦、
其他构件重力和惯性力的条件，分析曲柄所需的驱动力矩..............
四、确定电动机的功率和转速。....................................
五、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。......
六、感想与建议。................................................
七、参考文献。..................................................
题目及设计要求
一、设计题目
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6－15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
Q
图3-30 插床机构运动方案
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。画出）来实现的。
针对图3-30所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。
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。
表6－4 插床机构设计数据
分组1234插刀往复次数n（次/min）306090120插刀往复行程H（mm）1501209060插削机构行程速比系数K2222中心距Lo2o3(mm)160150140130杆长之比L(BC)/L(o3B)1111质心坐标a(mm)60555045质心坐标b(mm)60555045
三、设计任务
1. 针对图1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6－16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. 确定电动机的功率与转速；
5. 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；
6. 编写课程设计说明书；
7. 感想与建议。
设计：
一、确定各构件的运动尺寸，绘制机构简图
1、插削机构的设计：
由题知：杆1的极位夹角为
θ=180*（K-1）/（K+1）； 故有
图3-31 插刀所受
为了使构件4对构件5的平均传动角比较大，故应有：
则可得：
所得数据如下：
2、送料机构（凸轮机构）的设计：
四种方案的推程运动规律：
1、等加速等减速
2
20210221
2
/4/4
/
2、余弦
01
02
2
2
1
00[1cos(
/)]/2sin(
/
)/(2)
cos(/
)/(2)
3、正弦
00
100
22
100 [(/)sin(2/)/(2)]
[1cos(2/)]/
2sin(2/)/
4、五次多项式
回程运动规律：修正后的等速回程
取01
101001
15
/(22)
正弦加速度加速阶段（10）：
等速阶段
正弦加速度减速阶段（
10）：所得数据如下：
四种方案下的凸轮轮廓曲线如下：
第一组：
第二组：
第三组：
第四组：
设计简图：
二、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（插削机构的运动学分析）
1）位置分析
建立封闭矢量多边形
32
1334
5
O O l l s l l x
y
s （式1）
将机构的封闭矢量方程式（1）写成在两坐标上的投影式，并化简整理成方程左边仅含未知量项的形式，即得：
33211
33
11
3344
33
445
cos cos sin sin
cos()cos sin(
)
sin
O O s l l s l l l x l l s y
（式2）
解上述方程组得：
2
2
3
32
111111
3
3211
4
33
5
33
44
(cos )(sin )sin arctan
cos arccos[cos()]sin(
)sin
O O O O s l l l l l l x l s l l y
………………（式3）
2）角速度分析
分别将（式2）对时间取一次导数，可得
'3331133
3311
3
1
33444
'33
44
5
cos sin 00sin sin cos 00
cos 0sin()sin 000
cos(
)
cos
10
s l s s l l l l l
s …………
…………………………………………………………………（式4）
解之可得s3,ω3,ω4,s5。
3）角加速度分析
分别将（式2）对时间取二次导数，可得加速度关系
1111
1
1
1
cos sin
00
l l ………………………………………………………（式5）
采用高斯消去法可求解（式5）可解得角加速度dds3,α3,α4,dds5；
各方案滑块C的位移和速度变化规律曲线，即S5、S5’的变化规律如下图：
A组
B组：
C组
D组
三、在插床工作过程中，插刀所受的阻力变化曲线如图2所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件，分析曲柄所需的驱动力矩
A组：
B组：
C组：
D组：
四、确定电动机的功率和转速。
等效构件（曲柄1）上所需平均功率：
11
*236
ed ed p T T T T
设减速机构中齿轮传动效率η1=；带传动效率η2=；查《机械设计手册》，选择的电动机性能如下：
设计减速机构：传动比=额定转速/曲柄转速设计各传动比如下：
齿轮参数设计如下：
带轮设计参数如下：
五、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。
所求飞轮转动惯量为：
六、感想与建议。
感想：在设计过程中采用分块设计方法可以使问题得到简化，如：１、将整个插床机构分为插削机构和送料机构，而插削机构又以六杆机构为主，依据插床工况条件的限制，题中预先确定了有关几何尺寸和力学参数，因此在满足所设计的插床结构紧凑，机械效率高的前提下设计了其他相应参数。设计送料机构凸轮时，由于回程角比较小，若为简单的等速回程过程，则会出现尖点失真现象，故设计时将将回程规律做了一定修正。2、电机选择时在满足高效率的前提下找到合适的传动比并通过查《机械设计手册》找到合适的电机。在此假设了机构的效率，电机等速特性等，以便简化问题，且同时其对设计目的影响较小。在整个设计过程中我们在分析清楚题目要求后讨论最佳解法并通过编程来解决。先做好分析后着手做设计具体细节达到了事半功倍的效果。
另外由于知识的有限，将许多模型简化了也必将对设计造成一定负面影响。
建议：希望老师能在以后的课程设计过程中，能给大家讲解一些在设计时理应注意的相关问题，并给大家推荐一些设计书籍供学生参考学习，以保证我们的课程设计能达到预期的目的和要求。
七、参考文献。
《机械原理》第七版西北工业大学教研室编高等教育出版社
《机械原理课程设计》王淑仁主编北京-科学出版社2006
《C程序设计教程》谭浩强着清华大学出版社
《MATLAB 程序设计语言》楼顺天陈生潭雷虎民编着西安电子科技大学出版社
《机械设计手册》成大先主编化学工业出版社
机械原理课程设计插床 机构 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
插床机构综合与传动系统设计目录
题目及设计要求 一、设计题目 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6－15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。画出）来实现的。 针对图3-30所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。 A B C D H O 2 x d b O 1 O 3 c a 1 2 3 4 5 6 n 2 n 1 z 1 z 2 y y Q S 5 S 1 图3-30 插床机构运动方
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。 表6－4 插床机构设计数据 三、设计任务 1. 针对图1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6－16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；
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（如图1所示）， 参数n r H L O1O2C1C2C3C4G3G5J S3Q K δ 单位rpm mm mm mm mm mm mm N N Kgm2N 数据60 100 150 120 50 50 120 160 320 0.14 1000 2 0.05 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）
%忏嫌 99 0 obj <> endobj xref 99 37 0000000016 00000 n 0000001573 00000 n 0000001654 00000 n 0000001849 00000 n 0000002023 00000 n 0000002450 00000 n 0000002581 00000 n 0000002949 00000 n 0000002985 00000 n 0000003228 00000 n 0000006221 00000 n 0000006470 00000 n 0000006547 00000 n 0000007303 00000 n 0000008010 00000 n 0000008931 00000 n 0000009247 00000 n 0000009380 00000 n 0000009513 00000 n 0000009769 00000 n 0000010145 00000 n 0000010432 00000 n 0000011443 00000 n 0000012408 00000 n 0000013137 00000 n 0000013663 00000 n 0000014361 00000 n 0000017031 00000 n 0000111896 00000 n 0000112133 00000 n 0000112444 00000 n 0000122278 00000 n 0000122509 00000 n 0000122797 00000 n 0000124135 00000 n 0000124373 00000 n 0000001036 00000 n
一 插床机构的设计与运动分析 1.插床机构简介与设计数据 插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，如图2-1，a 所示。电动机经过减速装置（图中只画出齿轮1z 、2z ）使曲柄1转动，再通过导杆机构1-2-3-4-5-6，使装有刀具的滑块沿导路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，要求刀具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴2O 上的凸轮驱动摆动从动杆D O 4和其他有关机构来完成的。
设计数据表 设计内容 导杆机构的设计及运动分析 符号 1n K H B O BC l l 3 32O O l a b c 单位 min r mm mm 数据 65 2 120 1 160 55 55 125 1． 设计内容和步骤 已知 行程速度变化系数（行程速比系数）K ，滑块5的冲程H ，中心距32O O l ， 比值B O BC l l 3，各构件重心S 的位置，曲柄每分钟转数 1n 。 要求 设计导杆机构，作机构两个位置的速度多边行和加速度多边形，做滑块的运动线图。 步骤 1）设计导杆机构。按已知条件确定导杆机构的各未知参数。其中滑块5的导路y y -的位置可根据连杆4传力给滑块5的最有利条件来确定，即y y -应位于B 点所画圆弧高的平分线上。 2）作机构运动简图。选取长度比例尺)(mm m l μ，按表22-所分配的两个曲柄位置作出机构运动简图，其中一个位置用粗线画出。曲柄位置的作法如图 22-；取滑块5在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1 ，按转向将曲柄圆 周十二等分，得12个曲柄位置，显然位置9对应于滑块5处于下极限时的位置。再作出开始切削和终止切削所对应的'1和'8两个位置。 3）作速度、加速度多边形。选取速度比例尺⎪⎭⎫ ⎝⎛mm s m v μ和加速度比例尺 ⎪⎪⎭ ⎫ ⎝ ⎛mm s m a 2 μ，用相应运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将其结果列入下表：
河南工程学院 机械原理课程设计 课程名称机械原理课程设计 题目名称插床机构课程设计 学生学院机械工程系 专业班级机械设计制造及其自动化 学号2010 学生姓名XXX 指导教师XXX 目录 一、工作原理3 二、设计要求3 三、设计数据4 四、设计内容及工作量4 五.设计计算过程5 (一).方案比较与选择5 (二).导杆机构分析与设计7 1.机构的尺寸综合7 2.导杆机构的运动分析7 3.凸轮机构设计13 (1).确定凸轮机构的基本尺寸13 (2).凸轮廓线的绘制16 一、工作原理： 插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y—y作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运
动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，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O 2上的凸轮驱动摆动从动件D O l 8和其它有关机构（图中未画出）来完成的。 二、设计要求： 电动机轴与曲柄轴2平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为±5％。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o ；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 三、设计数据 四、设计内容及工作量： 1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸,()46.0~5.0BO BC l l =。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架O 2O 4位于同一直线位置时，滑块6的速度和加速度。 4、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径r o 、机架82O O l 和滚子半径r b ），并将运算结果写在说明书中。用几何法画出凸轮机构的实际廓线。 5、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 6、用Autocad 软件按1：1绘制所设计的机构运动简图。
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 太原理工大学阳泉学院机械设计制造及其自动化专业 2011 级 1 班 学生姓名池洋
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。 从动件最大摆角max20 推程许用压力角[] 推程42 回程许用压力角[] 回程50
1、计算极位夹角 、曲柄角速度1ω、曲柄角加速度1ε 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 ·2 m ，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°。 m 6=60 46.667θ= 1 4.922/rad s ω= 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 =
提供全套，各专业毕业设计 插床机构设计
目录 一、工作原理 3 二、设计要求 3 三、设计数据 3 四、设计内容及工作量 4 五. 设计计算过程5 (一). 方案比较与选择5 (二). 导杆机构分析与设计 6 1.机构的尺寸综合8 2. 导杆机构的运动分析9 3. 凸轮机构设计14 六. 参考文献16
一、工作原理： （1）插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。下图为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块沿导路y—y作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，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它有关机构来完成的。 （2） 二、设计要求： 电动机轴与曲柄轴平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄转速偏差为±5％。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件的升、回程运动规律均为等速运动。执行构件的传动效率按0.95计算，系统有过载保护。按小批量生产规模设计。 四、设计内容及工作量： 1、根据插床机械的工作原理，拟定2～3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 2、根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。 3、画出机械运动方案示意图。
4、根据给定的数据确定机构的运动尺寸，用Autocad 软件按1：1绘制所设计的机构运动简图。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 5、导杆机构的运动分析。分析导杆摆到两个极限位置及摆到与机架位于同一直线位置时，滑块的速度和加速度。 6（b ）、绘制从动件滑块的位移、速度、加速度曲线图。 7、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径ro 、机架和滚子半径），并将运算结果写在说明书中。用图解法画出凸轮机构的实际廓线（用Autocad 软件）。 8、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 五、设计计算过程 （一） 方案一 1)根据行程速比系数K 极位夹角： , -1 1801K K θ=︒⨯ +，得 44.15θ=. 2)设 1180α︒ >的曲柄摇杆机构型式，选择摇杆摆角60ϕ=， 查表可得 min max 25,56γβ︒︒ ≈= 即可求得各杆长度,设计完成。 方案一的特点： （3）机构为平面连杆机构，结构简单，加工方便。 （4）机构具有曲柄和摇杆，曲柄为主动件，存在极位夹角，具有急回运动特性，满足插刀工作要求。 （5）所获得的 min max γ不够理想，对机构的传力不利，不能保证机构的传力性能。
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（如 图所示），已知数据如下表（参考图） 另：I B/I BO=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：l i =1600, 12 =1200, l 3=740, l 4=640, 15 =580, l 6 =560, l 7=200, "=320, 19 =150, I io =360, I ii =1200,单位均为mn,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 （©）-©曲线、V （® - ©曲线和a （⑥-©曲线； 3）三号坐标纸一张：Med（®、Me r （◎- ©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）
融猶床 啊1111 ：■；LM 汽i：「7律1 指导教师_________ 签名日期_______ 年—月—日 系主任___________ 审核日期_______ 年—月—日
长江学院 机械原理课程设计说明书设计题目：插床机构设计 学院：机械与电子工程学院 专业： 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 2016年7月1日
目录 题目及设计要求 (2) 1机构简介 (3) 2设计数据 (4) 二、插床机构的设计内容与步骤 (5) 1、导杆机构的设计与运动分析 (5) ⑴、设计导杆机构。 (5) ⑵、作机构运动简图。 (5) ⑶、作滑块的运动线图。 (5) ⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。 (6) 2、导杆机构的动态静力分析 (7) ⑴、绘制机构的力分析图（图1-4）。 (7) ⑵、选取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，绘制等效阻力矩Mr的曲线图 (8) ⑶、作动能增量△Ｅ―φ线。 (9) 3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 (10) ⑴、图解微分法 (10) ⑵、图解积分法 (13) 4、飞轮设计 (13) 5、凸轮机构设计 (15) 6、齿轮机构设计 (18) 三、感想与体会 (20) 四、参考文献 (21) 题目及设计要求
1机构简介 插床是一种用于工件内表面切削加工的机床，也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1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O2上的凸轮驱动摆动从动件O4D和其他有关机构（图中未画出）来实现的。为了减小机器的速度波动，在曲柄轴O2上安装一调速飞轮。为了缩短空回行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动，图2为阻力线图。 图2
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长江学院 机械原理课程设计说明书
设计题目：插床机构设计 学院：机械与电子工程学院 专业： 班级: 设计者： 学号： 指导老师： 2016年7月1日 目录 题目及设计要求 (4) 1机构简介 (4) 2设计数据 (5) 二、插床机构的设计内容与步骤 (6) 1、导杆机构的设计与运动分析 (6) ⑴、设计导杆机构. (6) ⑵、作机构运动简图。 (6) ⑶、作滑块的运动线图。 (6) ⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形. (7) 2、导杆机构的动态静力分析 (8) ⑴、绘制机构的力分析图（图1-4）。 (8) ⑵、选取力矩比例尺μM（N。mm/mm），绘制等效阻力矩Mr的曲线图8 ⑶、作动能增量△Ｅ―φ线. (9) 3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 (10)
⑴、图解微分法 (10) ⑵、图解积分法 (12) 4、飞轮设计 (12) 5、凸轮机构设计 (13) 6、齿轮机构设计 (15) 三、感想与体会 (17) 四、参考文献 (17) 题目及设计要求 1机构简介 插床是一种用于工件内表面切削加工的机床，也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1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O2上的凸轮驱动摆动从动件O4D 和其他有关机构（图中未画出)来实现的。为了减小机器的速度波动，在曲柄轴O2上安装一调速飞轮.为了缩短空回行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动，图2为阻力线图.
深航北方科技学院 课程名称机械原理课程设计插床机构设计 题目名称插床机构设计 学生学院机械工程系 专业班级 学号 学生姓名 指导教师
一设计任务书 (1) 1、工作原理 (1) 2、设计数据 (2) 二参数设计 (3) 1.倒杆机构的方案选型 (3) （1）方案I (3) （2）方案II (3) （3）方案III (4) 2、导杆机构分析与设计 (4) （1）导杆机构尺寸计算 (4) （2）导杆在1位置的运动分析 (5) 1）速度分析 (5) 3）加速度分析 (6) （2）凸轮机构设计 (7) (1) 确定凸轮机构的基本尺寸 (7) (2) 凸轮廓线的绘制 (9) （4）齿轮的设计计算 (11) 1）设计原理 (11) 2）小齿轮参数计算 (11) 3）大齿轮参数计算 (11) 三小结 (13)
一设计任务书 1、工作原理 插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。图1.1为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄3转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块5沿导路y—y作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，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O 2上的凸轮驱动摆动从动件 D O l 8 和其它有关机构（图中未画出）来完成的。 图1.1 插床工作原理图
2、设计数据
二 参数设计 1.倒杆机构的方案选型 （1）方案I 该方案如图2—1由两个四杆机构组成。使b>a, 构件1、2、3、6便构成摆动导杆机构，基本参数为b/a=λ。构件3、4、5、6构成摇杆滑块机构。 图2—1 方案特点如下： 1).是一种平面连杆机构，结构简单，加工方便，能承受较大载荷。 2).具有急回作用，其行程速比系数00 (180)/(180)k θθ=+-,而arcsin(1/)θλ=。只要正确选择λ，即可满足行程速比系数k 的要求。 3).滑块的行程2sin(/2)CD H L θ=，θ已经确定，因此只需选择摇杆CD 的长度，即可满足行程H 的要求。 4). 曲柄主动，构件2与3之间的传动角始终为0 90。摇杆滑块机构中，当E 点的轨迹位于D 点所作圆弧高度的平均线上时，构件4与5之间有较大的传动角。此方案加工简单，占用面积比较小，传动性能好。 5).工作行程中，能使插刀的速度比较慢，而且变化平缓，符合切削要求。 （2）方案II 该方案如图2—2将方案I 中的连杆4与滑块5的转动副变为移动副，并将连杆4变为滑块4。即得方案II ，故该方案具备第一方案的特点以外，因构件4与5间的传动角也始终为0 90，所以受力更好，结构也更加紧凑。
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，以与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 32O 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1 2B B B 1
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长江学院 机械原理课程设计说明书设计题目：插床机构设计 学院：机械与电子工程学院 专业： 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 2016年7月1日
目录 题目及设计要求 ........................................................................................ 错误!未定义书签。1机构简介............................................................................................. 错误!未定义书签。2设计数据............................................................................................. 错误!未定义书签。 二、插床机构的设计内容与步骤 ............................................................ 错误!未定义书签。 1、导杆机构的设计与运动分析 .......................................................... 错误!未定义书签。 ⑴、设计导杆机构。 ........................................................................ 错误!未定义书签。 ⑵、作机构运动简图。 .................................................................... 错误!未定义书签。 ⑶、作滑块的运动线图。 ................................................................ 错误!未定义书签。 ⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。 ........................ 错误!未定义书签。 2、导杆机构的动态静力分析 .............................................................. 错误!未定义书签。 ⑴、绘制机构的力分析图（图1-4）。.......................................... 错误!未定义书签。 ⑵、选取力矩比例尺μMmm)，绘制等效阻力矩Mr的曲线图 ... 错误!未定义书签。 ⑶、作动能增量△Ｅ―φ线。......................................................... 错误!未定义书签。 3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 ...................... 错误!未定义书签。 ⑴、图解微分法 ................................................................................ 错误!未定义书签。 ⑵、图解积分法 ................................................................................ 错误!未定义书签。 4、飞轮设计 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 5、凸轮机构设计 .................................................................................. 错误!未定义书签。 6、齿轮机构设计 .................................................................................. 错误!未定义书签。 三、感想与体会 ........................................................................................ 错误!未定义书签。 四、参考文献 ............................................................................................ 错误!未定义书签。题目及设计要求
机械原理课程设计说明书题目：插床机构 姓名： 班级： 学号： 指导教师： 成绩: 完成时间:
目录 1.1机构简介 (2) 1.2设计任务 (2) 1.3原始数据 (3) 2.1机构运动方案设计 (3) 2.2电动机、齿轮传动机构方案 (4) 2.3总体方案图 (6) 3.1电动机的选择 (7) 3.2传动比分配 (8) 3.3齿轮机构设计 (8) 3.4主机构的设计 (10) 3.5主机构的运动分析 (12) 3.6主机构的受力分析 (15) 3.7主机构的速度波动 (21) 4.1课程设计小结 (23) 参文考献 (25)
一、机构简介与设计数据 1、机构简介 插床是一种用于工件表面切削加工的机床。插床主要由连杆机构、凸轮机构和齿轮机构等组成，如图所示。电动机经过齿轮机构减速使曲柄1转动，再通过连杆机构1—2—3—4—5—6，使装有刀具的滑块5沿导路y —y 作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O 2 上的凸轮驱动摆动从动件O 4D 和其他有关机构（图中未画出）来完成。为了缩短空回行程时间，提高生产率，要求刀具有急回运动。 2、设计数据
二、设计内容 1.导杆机构的设计及运动分析 设计导杆机构，作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，作滑块的运动线图。以上内容与后面动态静力分析共画在0号图纸（图纸格式与机械制图要求相同，包括边框、标题栏等）上。整理说明书。 2.导杆机构的动态静力分析
确定机构一个位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分画在运动分析的图样上。整理说明书。 3.凸轮机构设计 绘制从动杆的运动线图，画出凸轮实际轮廓曲线。以上内容作在3号图纸上。整理说明书。 4.齿轮机构设计做标准齿轮，计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以3号图纸绘制齿轮传动的啮合图。整理说明书。 插床主体机构尺寸综合设 计...................................................................................................... 机构简图如下：