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学院《机械原理课程设计》任务书专业材料成型及控制工程学生姓名_________班级12 材料本 ___________学号1201240041 _________指导教师郭国谊老师教研室主任 _______ 起止日期2014-06-20目录第一章绪论 (3)第二章机构简介与设计数据 (4)第三章设计内容及方案分析 (6)1）插刀速度和加速度分析 (6)2 ）数据及函数曲线分析 (10)3）凸轮机构设计 (13)4）齿轮机构设计 (14)第四章设计体会 (15)第五章参考文献 (16)附图 (16)第一章绪论一、设计的题目：插床运动系统方案设计及其运动分析。
二、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Q 上的凸轮驱动摆动从动件l O D和其它有关机构（图中未画出）来完成的。
三，此设计是工科专业在学习《机械原理》后进行的一次较全面的综合设计训练，其目的：1. 巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题；2. 建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念；3. 进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。
四、主要内容：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。
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QQ位于同一直线位置时，滑块 6 的速度和加速度。
课程设计--插床目录第一部分课程设计任务书1.工作原理及工艺动作过程 (3)2.原始数据及设计要求 (3)第二部分设计（计算）说明书1.机构的运动简图 (5)2.速度分析和加速度分析 (6)3.动态静力分析 (9)4.齿轮机构设计 (10)第一部分课程设计任务书<1>工作原理及工艺动作过程螺丝锉床是锉削螺丝用的一种机床。
电动机经皮带、齿轮Z1-Z2传动以及六连杆机构1-2-3-4-5-6是动螺丝搓板6做往复运动。
这样便可将装置在动搓板和固定于机架上的定螺丝搓板之间的螺丝毛培，依靠两螺丝搓板的相对压挫而挫出螺纹。
<2>原始数据及设计要求已知曲柄2转数n2，各构件尺寸及重心S的位置。
要求作机构运动简图，机构两位置的速度、加速度多边形、静力分析和齿轮设计。
图解分析画在1号图纸上。
第二部分设计（计算）说明书<1>机构的运动简图以O3为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B 点，C 点。
确定机构运动时的左右极限位置。
曲柄位置图的作法为：取1’和8’为动搓板6在两极限位置时对应的两个曲柄位置，1’和7’为动搓板受力起点和终点所对应的曲柄位置，2’是动搓板受力最大是对应的曲柄位置，动搓板这三个位置可以从挫压切向工作阻力曲线中求得；4’和10’是曲柄2与倒杆4重合的位置；其余2、3…12是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。
O 212345678910121'2'7'8'A 机构运动简图如下：BCA124563S O O S n 23265<2>速度加速度分析1.对位置9点进行速度分析和加速度分析（a ） 速度分析V 3A =V 2A =2ω×2AO l =0.68 m/s对A 点： V 4A = V 3A + V 3A4A 方向： ⊥AO 3 ⊥AO 2 ∥BO 3 大小： ？ √ ？取P 1作为速度图的极点，μ2=0.01（m/s ）/mm ，作速度分析图如图a 所示，则：V 4A =μ2×41p l =0.34 m/s(⊥AO 3向下)4ω =V 4A /3AO l =0.92 rad/sV 4B =4ω⨯3BO l =0.73 m/s(⊥BO 3)V 3A4B =0.59 m/s对C 点：V 5C = V 4B + V 5C4B方向： ∥SC ⊥BO 3 ⊥BC大小： ？ √ ？取P 2作为速度图的极点，μ3=0.01（m/s ）/mm ，作速度分析图如图b 所示，则：V 5C4B =0.185 m/s V S = V 5C =μ3×c p l 2=0.68 m/s(b)加速度分析对A 点：A a 2=A a 3=22ω×2AO l =3.80 m/s ²A a 4= n A a 4 + t A a 4 = A a 3 + A A a 34 + ka方向： ∥BO 3 ⊥BO 3 //AO 2 //BO 3 ⊥BO 3 大小： √ ？ √ ？ √取P 3为加速度图极点，μ4=0.04（m/s ²）/mm ，作加速度分析图如图c 所示，则：n A a 4=24ω×3AO l =0.322s mk a =24ωV 4A3A =1.08 2s mn B C a 45= V 5C4B ²/l BC =0.11 2sm A a 4=μ4×τ43p l =2.36 2sma 4B =33AO BO ×A a 4=5.10 2sm对C 点 C a = B a + n CB a + tCB a方向： ∥SC ∥p 34τ ∥CB BC ⊥ 大小： ？ √ √ ？取P 4为加速度图极点，μ5=0.08（m/s ²）/mm ，作加速度分析图如图d 所示，则：C a =μ5×l p 4c =6.08 m/s ²S a =C a =6.08 m/s ²2.对位置6点进行速度分析和加速度分析 （a ） 速度分析对A 点： V 3A =V 2A =2ω×2AO l =0.68 m/sV 4A = V 3A + V 3A4A 方向： ⊥AO 3 ⊥AO 2 ∥BO 3 大小： ？ √ ？取P 1作为速度图的极点，μ2=0.01（m/s ）/mm ，作速度分析图如图e 所示。
机械设计课程设计说明书题目插床机械传动系统设计指导教师院系物理与机电工程学院班级 10机械（2）学号姓名完成时间 2012.12.6目录一．设计任务书 (3)二、传动方案拟定 (6)三、电动机的选择 (6)四、计算总传动比及分配各级的传动比 (7)五、运动参数及动力参数计算 (7)六、传动零件的设计计算 (9)七、轴的设计计算 (25)八、滚动轴承的选择及校核计算 (38)九、联轴器的选择 (42)十、润滑剂、密封装置的设计 (42)十一、箱体的设计 (43)十二、总结 (44)计算与说明主要结果机械设计课程设计任务书一、课程设计题目：插床机械系统方案设计二、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。
附图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O2上的凸轮驱动摆动从动件l O8D和其它有关机构（图中未画出）来完成的。
三、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加速等减速运动，其它参数见设计数据。
执行机构的传动效率按0.95计算。
按小批量生产规模设计。
四、设计数据（见附表1）五、设计内容1、设计题目（包括设计条件和要求）；2、根据电机转速和曲柄轴转速的比值，选择传动机构并定性比较，确定传动系统方案；3、电动机类型和功率的选择；4、确定总传动比、分配各级传动比；5、计算传动装置的运动和动力参数；6、传动零件（带传动及齿轮传动（或蜗杆传动））设计计算；7、传动轴的结构设计及校核；8、滚动轴承的选择和寿命计算；9、键连接的选择和校核计算；10、联轴器的选择计算；11、润滑剂及润滑方式、密封装置的选择；12、减速器箱体的结构和主要尺寸设计；13、执行机构方案及尺寸设计（在机械原理设计中完成，本次不做）；14、执行机构构件及零件的结构尺寸设计（由设计者自定是否涉及）；15、运用计算机软件（Solidworks、Pro/E、AutoCAD等）设计及绘图；16、列出主要参考资料并编号；17、设计的心得体会和收获；六、设计工作量1、减速器装配图1张，要求计算机采用A0图纸出图，图纸格式为留装订边，标题栏、明细栏参考机械设计手册国标规定；2、传动轴零件图1张；传动零件1张，均要求计算机采用A3图纸出图，图纸格式为及箱体设计（2）减速器箱体设计；6、计算机绘图设计（1）减速器三维零件图及装配图（可不做）；（2）绘制减速器装配图；（3）绘制轴及传动零件的零件图；11（或13）周星期六至12（或14）周星期三7、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后应写出设计总结。
插床运动系统方案设计及其运动分析设计方案第一章绪论一，设计的题目：插床运动系统方案设计及其运动分析。
二，此设计是工科专业在学习《机械原理》后进行的一次较全面的综合设计训练，其目的：1.巩固理论知识，并应用于解决实际工程问题；2.建立机械传动系统方案设计、机构设计与分析概念；3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。
三，主要内容：1.确定插床主要尺寸，然后按1：1的比例画出图形。
对插刀进行运动分析，选取适当比例尺画出不同点速度，加速度矢量图得到不同点的速度，加速度，并对两处位移，作出位移，速度，加速度同转角的图像2.在内容1运动分析的基础上作出运动循环图，在运动循环图的指导下，根据设计要求确定工作台进给运动机构传动方案设计（包括上下滑板1和2进给运动的机构传动方案设计；回转台3分度运动的机构传动方案设计；刀具与工作台在运动中的协调性分析；）3.整理和编写说明书一份，对图纸进行详细说明时间安排（1） .第一天明确任务，准备作图工具，并打扫教室。
（2）. 第二、三天在老师的指导下确定构建尺寸，作出机构简图，并进行运动分析，并作出一个周期的位移、速度、加速度随转角变化的图像（3）. 第四、五天在老师的指导下，完成工作台的机构传动方案设计，并画出传动示意图。
（4）. 第六、七、八天自己总结，整理并编写说明书一份一、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, l=320, l9 =150, l10 =360, l11 =1200,单位均为mm，其余尺寸自定。
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 HB O BCl l 3 32O O la b c单位 min r mm mm数据 652120116055551251．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BO BCl 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 2μ，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：项目位置1ω2A v23A A v 3A v CB v C v 3S vω大小 方向 106.28 0.471 0. 14 0.450 0.04 0.2 0.26 2.1逆时针单位 s 1 s m s 1项目 位置 2A a K A A a23 n A a 3t A a 3n CB a C a 3S a ε2.96 0.6 0.96 0.04 0.016 0.04 0.54单位2s m 21s4）作滑块的运动线图。
机械原理课程设计任务书（十）姓名 专业 液压传动与控制 班级 液压 学号一、设计题目：插床导杆机构的设计及运动分析 二、系统简图：三、工作条件3O B位置，曲柄每分钟转数1n 。
四、原始数据五、要求：1）设计导杆机构； 2）显示机构两个位置；3）作滑块的运动线图（编程设计）； 4）编写说明书。
指导教师：开始日期： 2011 年 6 月 26 日 完成日期： 2011 年 6 月 30 日目录1．设计任务及要求2．数学模型的建立3．程序框图4．程序清单及运算结果5．总结和目的6. 参考文献1数学模型急位夹角60°,θA 2=75mm,a=b=100mm1.()55θt ωt =2.5655tx sin θθarctan x cos θ= ()0556xωωcos θθy=-3.θ1=θ6-180.()()()2655655656561εx εcos θθx ωsin θθωωsin θθy⎡⎤=---+-⎣⎦4.连杆的角位移方案15a sin θc θarcsin b -⎛⎫= ⎪⎝⎭5.滑块5的位移方程(ε5=0) 11asin θc d acos θbcos arcsin b -⎡⎤⎛⎫=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦6.BC 杆角速度6122a ωcos θωb cos θ=7.滑块速度方程()12c 62sin θθv a ωcos θ-=8.2251612222a εcos θa ωcos θb ωsin θεbcos θ-+=9.2kc 22226161a b εsin θb ωcos θa εsin θa ωcos θ=+--2.程序框图3.程序清单及运算结果（1）程序清单#include<stdio.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>#include<conio.h>#include<graphics.h>#define pi 3.1415926#define N 600void init_graph(void);void initview();void draw();void cur();double weit1[N],weit2[N],weit3[N];double sita1[N],sita2[N],sita3[N];double omigar1[N],omigar2[N],omigar3[N];double a=75.0,d=150.0,e=93.0,f=50.0,g=50.0.0,w1=6.3031852;main(){int i;double alf=0, detat=0,theta1=0;double weit=0,w3=0,ekq3=0,b=0,va=0; double theta2=0,w4=0,ekq4=0;double s=0,vc=0,ac=0;double q=0,j=0,u=0;detat=2*pi/(N*w1);for(i=0;i<N;i++){alf=w1*detat*i;weit=atan((a*sin(alf)-d)/(a*cos(alf))); if(weit<0)weit=weit+2*pi;elseif(0<weit<pi)weit=weit+pi;/*****计算杆件3的角速度、角加速度*****/ theta1=weit-pi;b=sqrt(a*a+d*d-2*a*d*sin(alf));w3=a*w1*cos(alf-weit)/b;va=-a*w1*sin(alf-weit);ekq3=(-a*w1*w1*sin(alf-weit)-2*va*w3)/b;/*****计算滑块5的位移、速度、加速度*****/theta2=asin((f*sin(theta1)-e)/g);q=-2*f*cos(theta1);j=f*f+e*e-g*g-2*f*e*sin(theta1);u=q*q-4*j;s=(-q+sqrt(u))/2;w4=f*w3*cos(theta1)/(g*cos(theta2));vc=f*w3*sin(theta1-theta2)/cos(theta2);ekq4=f*(ekq3*cos(theta1)-w3*w3*sin(theta1)+w4*w4*sin (theta2))/(g*cos(theta2));ac=g*ekq4*sin(theta2)+g*w4*w4*cos(theta2)-f*ekq3*sin (theta1)-f*w3*w3*cos(theta1);/******计算结果存入数组*****/weit1[i]=weit;weit2[i]=w3;weit3[i]=ekq3;sita1[i]=s;sita2[i]=vc;sita3[i]=ac;omigar1[i]=theta2;omigar2[i]=w4;omigar3[i]=ekq4;}/*****输出计算结果*****/for(i=0;i<N;i++){printf("i=%d \n weit1[i]=%lf \t weit2[i]=%lf \t weit3[i]=%lf \t",i,weit1[i],weit2[i],weit3[i]);printf("\n stia1[i]=%lf \t stia2[i]=%lf \t stia3[i]=%lf \t",sita1[i],sita2[i],sita3[i]);printf("\n omigar1[i]=%lf \t omigar2[i]=%lf \t omigar3[i]=%lf\n\n",omigar1[i],omigar2[i],omigar3[i]);}cur();}/*****速度、加速度、位移曲线图函数******/void cur(){int i;double alf=0, detat=0,theta1=0;double weit=0,w3=0,ekq3=0,b=0,va=0;double theta2=0,w4=0,ekq4=0;double s=0,vc=0,ac=0;double q=0,j=0,u=0;doublea=75,d=150,e=93,f=100,g=100,w1=6.2831852;int gd=DETECT, gmode,n;initgraph(&gd,&gmode,"c:\\turboc2");clrscr();for(i=0;i<N;i++){detat=2*pi/(N*w1);alf=w1*detat*i;weit=atan((a*sin(alf)-d)/(a*cos(alf)));if(weit<0)weit=weit+2*pi;elseif(0<weit<pi)weit=weit+pi;theta1=weit-pi;b=sqrt(a*a+d*d-2*a*d*sin(alf));w3=a*w1*cos(alf-weit)/b;va=-a*w1*sin(alf-weit);ekq3=(-a*w1*w1*sin(alf-weit)-2*va*w3)/b;theta2=asin((f*sin(theta1)-e)/g);q=-2*f*cos(theta1);j=f*f+e*e-g*g-2*f*e*sin(theta1);u=q*q-4*j;s=(-q+sqrt(u))/2;w4=f*w3*cos(theta1)/(g*cos(theta2));vc=f*w3*sin(theta1-theta2)/cos(theta2);ekq4=f*(ekq3*cos(theta1)-w3*w3*sin(theta1)+w4*w4*sin (theta2))/(g*cos(theta2));ac=g*ekq4*sin(theta2)+g*w4*w4*cos(theta2)-f*ekq3*sin (theta1)-f*w3*w3*cos(theta1);line(100,200,500,200);setcolor(5);line(492,201,500,200);line(492,199,500,200);line(100,10,100,350);setcolor(5);line(99,18,100,10);line(101,18,100,10);putpixel(100+alf*180/pi,200-s/5,1);/*绘制位移曲线*/putpixel(100+alf*180/pi,200-vc/100,2);/*绘制速度曲线*/putpixel(100+alf*180/pi,200-ac/100,4)/*绘制加速度曲线*/}setcolor(10);settextjustify(CENTER_TEXT,0);outtextxy(300,300,"RED___JIASUDU");outtextxy(300,330,"GREEN___SUDU");outtextxy(300,360,"BLUE___WEIYI");/* outtextxy(300,50,"SUDU JIASUDU WEIYI GUAN XI QU XIAN TU");*/outtextxy(300,50,"SUDU JIASUDU WEIYI GUAN XI QU XIAN TU");getch();closegraph();}（2）该程序运算结果4.总结和目的随着假期的到来，课程设计也接近了尾声。
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：• cos ∠ B 2 O 2 C ) / 2由上 面的讨 论容易 知道 ∠ B 2 O 2 C = 30 度 ，再 代入其 他数据 ，得：x = 93 . 3 mm ，即 O 2 到 YY 轴的 距离为 93.3mm 三、插床导杆机构的速度分析位置1速度加速度分析1）求导杆3上与铰链中心A 重合的点3A 的速度3A V滑块2——动参考系，3A ——动点3A V = 2A V+ 23A A V 方向： ⊥A O 3 ⊥A O 2 ∥A O 3 大小： ？ 11ωl ？式中：2A V =12ωA l O =6.28×0.075（m/s ）=0.471m/s取速度比例尺v u =0.01（mmsm /），作出速度图32a pa ，进而可得导杆3的角速度大小：3ω=33r V A =33r pa u v =0.374/0.20157=1.855(rad/s) 及其转向为顺时针。
插床机构运动课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解插床机构的基本概念，掌握其结构组成和运动原理；2. 学生能掌握插床机构运动方程的推导方法，并运用相关公式进行计算；3. 学生能了解插床机构在实际工程中的应用，并分析其优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用绘图工具，绘制插床机构的运动简图；2. 学生能够运用计算工具，对插床机构的运动参数进行计算和分析；3. 学生能够通过小组合作，完成插床机构的运动仿真实验，并撰写实验报告。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习插床机构的运动课程，培养对机械运动的兴趣，提高解决实际问题的能力；2. 学生在小组合作中，培养团队合作精神和沟通能力，增强集体荣誉感；3. 学生能够关注插床机构在工程领域的发展，培养创新意识和社会责任感。
课程性质：本课程为机械专业核心课程，旨在帮助学生掌握插床机构的运动原理及其在实际工程中的应用。
学生特点：学生已具备一定的机械基础知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：教师需结合实际工程案例，采用讲授、实验、小组合作等多种教学方式，引导学生主动参与，提高学生的实践能力。
在教学过程中，注重将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 插床机构基本概念：介绍插床机构的概念、分类及其在机械加工中的应用。
- 教材章节：第二章第二节- 内容列举：插床机构的定义、类型、特点。
2. 插床机构结构组成与运动原理：分析插床机构的结构组成，阐述其运动原理。
- 教材章节：第二章第三节- 内容列举：插床机构的结构、运动副、传动方式。
3. 插床机构运动方程及其推导：讲解插床机构运动方程的建立与推导方法。
- 教材章节：第三章第一节- 内容列举：运动方程的建立、求解方法、参数计算。
4. 插床机构运动参数计算与分析：介绍插床机构运动参数的计算方法，并进行实例分析。
- 教材章节：第三章第二节- 内容列举：运动参数计算公式、实例操作。
5. 插床机构运动简图绘制：学习如何运用绘图工具绘制插床机构的运动简图。
《XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX》课程设计说明书物理与电气工程学院 2012年 12 月 28 日目录1 课程设计摘要 (2)1.1 课程设计的目的1.2 课程设计的要求2 机械设计课程设计任务书 (2)2.1 设计题目2.2 主要内容2.3 机构简介3 主体机构尺寸综合设计 (3)3.1 OA长度的确定13.2 杆BO,BC的长度的确定3O到YY轴的距离的确定3.324 插床运动分析 (8)4.1对于重要点的速度4.1.1对于A点速度分析4.1.2对B点的速度分析4.2对于重要点的加速度4.2.1对A加速度分析4.2.2对C点的加速度分析5. 重要数据及函数曲线分析 (12)5.1 ()-图的分析Sϕϕ5.2 ()-图的分析Vϕϕ5.3 ()aϕϕ-图的分析6 总结 (15)7 参考文献 (16)1课程设计摘要1.1 课程设计的目的机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要组成部分。
机械原理课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的机械原理理论知识，培养学生独立解决实际问题的能力，使学生对机械的运动学和动力学的分析和设计有一较完整的概念，并进一步提高计算、绘图和使用技术资料的能力，更为重要的是培养开发和创新机械的能力。
1.2课程设计的要求1.2.1确定插床主要尺寸，然后按1：1的比例画出图形。
对插刀进行运动分析，选取适当比例尺画出不同点速度，加速度矢量图得到不同点的速度，加速度。
1.2.2.整理和编写说明书一份，对图纸进行详细说明2 课程设计任务书2.1设计题目插床传动系统方案设计及其运动分析2.2主要内容2.2.1对指定的机械进行传动系统方案设计2.2.2对执行机构进行运动简图设计2.2.3对执行机构进行重要尺寸设计2.2.4对插床的运动分析2.2.5编写设计说明书2.3机构简介图1 插床机构插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成。
电动机经过减速装置（图1 中只画出齿轮Z1 、Z2 ）使曲柄转动，再通过导杆机构，使装有刀具的滑块沿导路做往复直线运动，以实现刀具切削运动。
为了缩短空行程时间，提高生产效率，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其他有关机构（图1中未画出）来完成的。
在工作行程中，刀具上作用有相当大的切削阻力，在切削行程的前后各有一段0.1H（H为刀具行程）行程。
而在空回行程中则没有切削阻力，因此在一个工作循环中，刀具受力变化很大,从而影响了主轴的匀速运转，为减小主轴的速度波动，需采用飞轮调速，以减小电动机容量和提高切削质量。
3主体机构尺寸综合设计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，已知数据如下表。
参数 n r K L BC /L O3BL O3O2 a b H Z 1Z 2 单位 r/min mm mm mm mm 数据6021150505010013 40已知O 2O 3=150mm ，BC /O 3B=1，行程H=100mm ，行程比系数K=2， 根据以上信息确定曲柄O 2A ,BC ,BO 3长度，以及2O 到YY 轴的距离3.1 O 2A 长度的确定图2 O 2A 长度确定由)180/()180(00θθ-+=K ，得极位夹角：060=θ，首先做出曲柄的运动轨迹(如图2)，以O 2为圆心，O 2A 为半径做圆，随着曲柄的转动，由图知道，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O 2A 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 得夹角即为极位夹角060=θ。
由几何关系知∠A 1O 2O 3=∠A 2O 2O 3..于是可得∠A 1O 2O 3=∠A 2O 2O 3 =60°。
由几何关系得O 2A 1=COS θ·O 2O 3代入数据，O 2O 3 =150mm ，060=θ，得O 2A=75mm即曲柄长度为75mm3.2杆BO 3,BC 的长度的确定图3 BO 3,BC 长度确定由图3 知道，刀具处于上极限位置C 2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∠A 1O 2O 3=∠A 2O 2O 3 =60°，那么可得到∠B 2O 3B 1=60°，那么可知道三角形△B 1B 2O 3等边三角形。
又由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 =，由上 面讨论知△B 1B 2O 3为等边三角形，于是有B 1O 3=B 2B 1，那么可得到B 2O 3=100mm,即BO 3=100mm又已知L BC /L BO3=1，于是可得到 BC=BO 3=100mm 即杆BC, BO 3的长度100mm 。
3.3. O 3到YY 轴的距离的确定图4 . O 3到YY 轴的距离由图4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，即上图中左边的那条点化线，与圆弧12B B 相切与B 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，即图中右边的那条细直线时，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CB ′中点（C 点为O 3B ′与12B B 的交点）。
由几何关系知道：l=O 3B ﹒COS ∠B 2O 3C+(O 3B 2 - O 3B ﹒COS ∠B 2O 3C)/2再代入其他数据，得：mm l 3.93即 O 3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，画出图形如所示。
图5 插床机构4 插床的运动分析图6 插床运动O 2O 3=150 mm, O 2A=75 mm, n 1=60 r/min, W 1=(2π/60)x60=2πrad/s , O 3B=BC=100mm,O 3A= 22223O A O O +=168 mm4.1 对于重要点的速度4.1.1对于A 点速度分析：我们以当曲柄转到最低点时为例（即当∠O 3O 2A=9时） 图7 A 点的速度由理论力学知识可得：V a = V e + V r (绝对速度=牵连速度+相对速度)（如图7所示）其中 ： V Aa = V Ae + V Ar大小 ： W 1·O 2A W 2·O 3A ? 方向 ： ⊥O 2A ⊥O 3A ∥O 3A由几何关系可得：tan θ1= 232O O O A 所以：θ1 = arctan 232O OO A求得：θ1=63.430将（绝对）速度分别投影到V Ae 与V Ar 方向上。
所以： V Ae = V Aa cos θ1 = W 1×O 2Acos θ1 V A r = V Aa sin θ1=W 1×O 2A sin θ1可求得V A r 的大小又因为V Ae = W 2 ×O 3A = W 1× O 2Acos θ1可求得W 2的大小4.1.2对B 点的速度分析图8 B 点的速度如图8 由理论力学知识可得：以C点为基点：所以： V B = V C + V BC大小： W2×O3B ? ?方向：⊥O3B 竖直↓⊥BC由作图法可求得V C的大小V BC的大小4.2对于重要点的加速度4.2.1对A加速度分析：图9 A加速度如图9由理论力学知识可知：因为牵连运动为转动，所以会存在科氏加速度：a c = 2 ωe×v ra Aa = a Ae + a Ar + a c所以a Aa t + a Aa n = a Ae t + a Ae n + a Ar + a c：设O3A杆的角加速为β，W1为定值。
a Aa t + a Aa n = a Ae t + a Ae n + a Ar + a c大小： 0 W12·O2A β.·O3A W22·O2A ? 2W2·V A r方向：⊥O2A ∥O2A ⊥O3A ∥O3A ∥O3A ⊥O3A将其分别往O3A及O3A的法线上方向投影得：W12·O2A cosθ1=W22·O3A - a ArW 12·O2Asinθ1 =β·O3A + 2W2V Ar即可求得β和a Ar的大小4.2.2对C点的加速度分析图10对C点的加速度如图10由理论力学可得：a B = a C + a BC所以：a B t + a B n = a C + a BC n + a BC t大小：β·O3B W2O3B ?2BCVBC?方向：⊥O3B ∥O3B 竖直方向∥BC ⊥BC 将其分别投影，因为只有两个未知量，所以可以求得：a C的大小以及a Ar t的大小5.重要数据及函数曲线分析由对C点的速度与加速度位移计算可得下表：()()(),,S V aϕϕϕ数据表5.1、()S ϕϕ-图的分析：图11()S ϕϕ-随着曲柄O 2A 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O 2A 转动的角度并不相等，这说明了曲柄O 2A 转动时存在急回运动。
5.2、()V ϕϕ-图的分析：图12 ()V ϕϕ-随着曲柄O 2A 逆时针转动角度的增大，即ϕ的增加，速度V 正向增大，大约在120度时达到最大，然后呈现下降趋势，在240度时下降为0，表明位移已增大到最大，即滑块C 达到最下端，由曲线看出，滑块C 的正向平均速度比负向平均速度小，进一步表明了急回运动的存在。
进程时，速度比较小，更有利于进刀；回程时，速度较快，有利于提高工作效率，充分证明了此机构设计的合理性。
下面对特殊点作一下分析：转角为0度时，V=0;曲柄转动至120度，正向速度到达最大值0.22m/s ，此时滑块C 具有最大速度，当曲柄继续转动至240度时正向速度减少至0，此时由速度是位移的变化率可知，其位移达到最大值。
当曲柄继续转动时，滑块C 速度反向，变为负向速度，随着转角增大而增大，曲柄转至240度，速度达到负向最大值0.63m/s 之后，当滑块继续由摇杆带动时，即曲柄由300度转至360度时，其速度由负向最大值变为0.5.3 ()a ϕϕ-图的分析：图13 ()a ϕϕ-随着曲柄O 2A 逆时针转动角度的增大，滑块C 先向下作加速运动，但加速度越来越小，然后反向增大直到位移达到最大，接着滑块进入空回程，由于存在急回运动，加速度迅速正向增大，达到最大后又开始减小，直到滑块C 进入工作行程。
