機械原理課程設計--插床主體機構的設計

1、<p>　　《機械原理課程設計》</p><p><b>　　說</b></p><p><b>　　明</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　課程設計題目 插床主體機構的設計 </p><p>　　學

2、 院 機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　班 級 機制本（2）班 </p><p>　　學

3、 號 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　起 止 日 期 2015年6月15日- 19日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 插床主體機構的設計設計任務書 2&

4、lt;/p><p>　　1.1 工作原理2</p><p>　　1.2 設計數(shù)據(jù)表2</p><p>　　1.3 設計要求與任務3</p><p>　　1.4 技術要求3</p><p>　　第二章 設計計算過程4</p><p>　　2.1 導桿機構分析與設計4</p&

5、gt;<p>　　2.1.1機構的運動尺寸4</p><p>　　2.1.2 導桿機構的運動分析5</p><p>　　2.1.3 繪制所設計的機構運動簡圖5</p><p>　　2.2 凸輪機構設計8</p><p>　　2.2.1 確定凸輪機構的基本尺寸8</p><p>　　2.2.2 凸

6、輪廓線的繪制11</p><p>　　2.3 齒輪機構設計12</p><p>　　2.3.1 確定齒輪機構的基本尺寸12</p><p>　　2.3.2繪制齒輪傳動簡圖14</p><p>　　第三章 設計體會15</p><p>　　第四章 主要參考文獻15</p><p>

7、　　第五章 附件17</p><p>　　5.1 附件1 導桿機構運動簡圖及速度加速度多邊形17</p><p>　　5.2 附件2凸輪廓線的繪制圖17</p><p>　　5.3 附件3齒輪傳動簡圖 17</p><p>　　第一章 插床主體機構的設計設計任務書</p><p><b>　

8、　1.1 工作原理</b></p><p>　　如圖所示為插床結構簡圖及阻力線圖。插床主要由齒輪機構、導桿機構凸輪機構等組成，如圖1-1所示。電動機經(jīng)過減速裝置(圖中只畫出齒輪)，使曲柄1轉動，再通過導桿機構1-2-3-4-5-6，使裝有刀具的滑塊沿導路y-y作往復運動，以實現(xiàn)刀具切削運動。為了縮短空程時間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結于軸上的凸輪驅動擺動從動

9、桿和其他有關機構(圖中未畫出)來完成的</p><p>　　圖1-1 插床結構簡圖及阻力線圖</p><p><b>　　1.2設計數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　表1.1導桿機構的設計及運動分析</p><p>　　表1.2 凸輪機構的設計</p><p>　　表1.3 齒輪機構的設計&l

10、t;/p><p>　　1.3 設計要求與任務</p><p>　　根據(jù)已知條件，要求完成如下設計任務：</p><p>　　（1）、導桿機構的設計及運動分析。</p><p>　　設計導桿機構，繪制機構運動簡圖；分析導桿擺到兩個極限位置及擺到與</p><p>　　機架位于同一直線位置時，滑塊的速度和加速度。并在3號圖紙上

11、利用圖解法</p><p>　　作機構的兩個位置的速度和加速度多邊形，并作出滑塊的運動方程線圖。</p><p>　?。?）、凸輪機構設計。</p><p>　　根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪機構的基本尺寸，并在3號圖紙上繪實</p><p><b>　　際廓線。</b></p><p>　?。?

12、）、齒輪機構設計</p><p>　　已知：齒輪齒數(shù)Z1，Z2，模數(shù)m，分度圓壓力角α，齒輪為正常齒制，工</p><p>　　作情況為形式齒輪，齒輪與曲柄共軸。 </p><p>　　要求：選擇兩輪變位系數(shù)，計算齒輪各部分尺寸。</p><p>　　完成設計計算說明書一份（不少于3000字，應包括設計任務、設計參數(shù)、設</p

13、><p><b>　　計計算過程等）</b></p><p><b>　　1.4 技術要求</b></p><p>　　計算說明書（必須包含以下內(nèi)容，并要求參照撰寫格式要求書寫）</p><p>　?。?）設計說明書封面</p><p><b>　?。?）目錄</

14、b></p><p>　　（3）機構簡介與設計數(shù)據(jù)</p><p>　?。?）設計內(nèi)容及方案分析</p><p><b>　?。?）設計體會</b></p><p><b>　?。?）主要參考文獻</b></p><p>　　第二章 設計計算過程</p>

15、<p>　　2.1 導桿機構運動分析與設計</p><p>　　2.1.1 機構的運動尺寸</p><p><b>　　因為、</b></p><p>　　而K=2 由上面方程可得：=60°</p><p>　　又因為lo2A=75mm，可得: b=0204=50mm,</p>

16、<p>　　AO4=AO2tan</p><p><b>　　根據(jù)幾何關系:</b></p><p><b>　　100mm </b></p><p>　　可得 100mm</p><p><b>　　=100mm</b></p><p&g

17、t;　　取 =100mm</p><p>　　O4到YY軸的距離的確定</p><p>　　圖 2-1 O4到YY軸的距離示意圖</p><p>　　有圖我們看到，YY軸由過程中，同一點的壓力角先減小，后又增大，那么在中間某處必有一個最佳位置，使得每個位置的壓力角最佳。</p><p><b>　　考慮兩個位置：</

18、b></p><p>　　1.當YY軸與圓弧剛相接觸時，即圖3中左邊的那條點化線，與圓弧相切與B1點時，當B點轉到，將會出現(xiàn)最大壓力角。</p><p>　　2.當YY軸與重合時，即圖中右邊的那條點化線時，B點轉到B1時將出現(xiàn)最大壓力角</p><p>　　為了使每一點的壓力角都為最佳，我們可以選取YY軸通過CB1中點（C點為 與得交點）。又幾何關系知道：&l

19、t;/p><p>　　=50 +（100-50√3/2=93.301mm</p><p>　　由上面的討論容易知道，再代入其他數(shù)據(jù)，得：</p><p>　　即O4到YY軸的距離為93.301mm。</p><p>　　2.1.2 導桿機構的運動分析</p><p>　　圖2-2 導桿機構的運動分析示意圖</p&

20、gt;<p>　　（1）.當在圖2-2所示位置時，此時構件4處在上極限位置</p><p>　　速度分析:曲柄的長度為，轉速n=60r/min曲柄的角速度為</p><p>　　rad/s </p><p>　　方向 ⊥ ∥</p><p>　　大小 ？</p&

21、gt;<p>　　其中， 是滑塊上與A點重合的點的速度，是桿4上與A點重合的點相對于滑塊的速度,是桿4上與A點重合的速度。</p><p>　　因為=0所以竿4沒有轉動,即，又因為構件3，是一個滑塊，竿4又有鉸鏈定位。所以實際上：=0</p><p>　　求B點的速度： 由于構件4上點是B和A的絕對瞬心點，</p><p>　　點的速度已知，利用構件

22、4上的速度影像有:</p><p><b>　　得 </b></p><p>　　求： B、C是同一構件上的點，根據(jù)同一構件上點間的速度關系:</p><p>　　方向 ∥導桿 </p><p>　　大小 ？ 0 ？</p><p><b&g

23、t;　　可得： </b></p><p><b>　　(2)加速度分析：</b></p><p><b>　　因為</b></p><p>　　根據(jù)加速度合成原理有：</p><p>　　大小 ？ ？ 1.972 m/ ? </p>&

24、lt;p>　　方向 </p><p>　　因為：,得科式加速度為0,</p><p>　　可得： = =1.972m/s 方向：</p><p>　　又根據(jù)加速度合成原理求6滑塊C的加速度：</p><p>　　大小 ？ =0 ？ 2.26</p><

25、;p>　　方向 //導桿 // </p><p><b>　　又圖解法作圖解：</b></p><p>　　圖2-3 滑塊C的加速度多邊形示意圖</p><p>　　的值通過在AB桿上由杠桿定理求得:,,</p><p><b>　　,因為，所以</b><

26、/p><p>　　又速度比例=0.01828</p><p>　　所以==1.643方向垂直向上</p><p>　　(二). 滑塊A在下極限位置的時候 </p><p>　　對機構分析,同理可得：</p><p>　　，==2.158方向垂直向下。</p><p>　　2.1.3 繪制所設計

27、的機構運動簡圖見附件1圖紙</p><p>　　2.2 凸輪機構設計</p><p>　　2.2.1 確定凸輪機構的基本尺寸</p><p>　　選定推桿的運動規(guī)律:</p><p>　　由任務書選推桿的運動規(guī)律為二次多項式運動規(guī)律,即等加速等減速運動規(guī)律。其運動規(guī)律表達式為:</p><p>　　等加速段:

28、 ()</p><p>　　等減速段: ()</p><p>　　由以上兩個表達式求得:</p><p><b>　　()</b></p><p><b>　　()</b></p><p><b>　　最大擺角時有:</b><

29、/p><p>　　如圖2-4所示為擺桿盤形凸輪機構同向轉動的尖底擺桿盤形凸輪機構,當推程尖底與凸輪輪廓上任一點接觸時,擺桿擺角為為擺桿的初始擺角,P點為擺桿和凸輪的相對瞬心,此時機構的壓力角和傳動角如圖所示.由于擺桿和凸輪在瞬心點P的速度相等得:</p><p>　　(a+OP) =OP, (1)</p><p>　　則

30、 OP/(OP+a)= . (2)</p><p>　　將(1)式分子分母同乘整理得:</p><p>　　OP(1-)=a (3)</p><p>　　由式(3)求出OP代入式(1)右邊得:</p><p>　　a+OP=A/(1-)

31、 (4)</p><p>　　在三角形AP中由正統(tǒng)定理有:</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　將式(4)代入式(5)中得: </p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　用代入式(6)中得: </p&g

32、t;<p><b>　　(7)</b></p><p>　　過點O作O//P,則∽,再由式(2)得 ,等式(7)正是的正弦定理.將等式(6)中的展開得:</p><p>　　tan= (8)</p><p>　　由等式(8)求得 (9)</p><p&

33、gt;　　將代入式(9)得: (10)</p><p>　　如果在圖2-4所示位置的接觸點處的壓力角正好滿足,比較式(10)和式(7)可知,直線便是在此位置時滿足式(10)以等到式成立的邊界.可以證明直線左邊的陰影所示區(qū)域為保證擺桿運動規(guī)律和擺桿長度不變的a和的解域.在推程的各個位置都有這樣的解域,這些解域的交集便是推程時a和的解域.</p><p>　　圖2-4 擺桿盤

34、形凸輪機構同向轉動的尖底擺桿盤形凸輪機構示意圖</p><p>　　圖2-5同向型凸輪機構的a和的解域示意圖</p><p>　　回程時, <0,壓力角a<0,傳力條件變成-tan,由此可導出滿足傳力條件性能的條件:</p><p><b>　　(11)</b></p><p>　　將代入式(11)得:<

35、;/p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　同理出可以求出回程時的a和的解域..推程和回程的解域的交集便是該凸輪機構保證傳力性能好的a和的解域..如圖2-5所示的是一個用作圖法求出的同向型凸輪機構的a和的解域.由圖可知, 的線圖是在擺桿的各個以A為圓心的以L=為半徑的圓弧線上取點如圖中,推程時沿著此位置時的擺桿直線內(nèi)側量取線段=85.33mm,得,過

36、作直線使之與直線傾斜角;同理,回程時也可沿著擺桿直線外側量取回程時的線段,得,作直線使之與直線反向傾斜角.一般地,陰影區(qū)由多個位置時的邊界線圍成,顯然,選取的點數(shù)多, a和的解域就精確.這要,凸輪的轉動中心O可以在陰影區(qū)域內(nèi)選擇,連接OA便得到待求的基本尺寸a=OA, .</p><p>　　如圖2-5所示求得的機架長度a=170mm, 82mm .</p><p>　　選取凸輪機構為滾子

37、從動件凸輪機構。滾子半徑=(0.1—0.5) ,取=20mm.</p><p>　　2.2.2.凸輪廓線的繪制:</p><p>　?、龠x定角度比例尺,作出擺桿的角位移曲線,如圖2-6所示,將其中的推程和回程角位移曲線橫坐標分成若干等分.</p><p>　　②選定長度比例尺,作以O為圓心以OB=為半徑的基圓;以O為圓心,以OA=a為半徑作反轉后機架上擺桿轉動中心的

38、圓.</p><p>　?、圩訟點開始沿-方向把機架圓分成與圖3-3中橫坐標相應的區(qū)間和等分,得點,再以為圓心,以AB=L為半徑作弧與基圓交于點,得線段.</p><p>　?、茏跃€段開始,分別作,使它們分別等于圖3-3(b)中對應的角位移,得線段.</p><p>　?、輰Ⅻc連成光滑曲線,它就是所求理論輪廓線.</p><p>　　圖2-6

39、 擺桿的角位移曲線</p><p>　　⑥實際輪廓線可用前述滾子圓包絡線的方法作出見附件2.</p><p>　　2.3 齒輪機構的設計 </p><p>　　1.中心距： ； </p><p>　　=（a/5+1）5=(212/5+1)x5=217mm； </p>&

40、lt;p><b>　　2.嚙合角： </b></p><p><b>　　實；</b></p><p>　　3.分配變位系數(shù)； </p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　??； </p><p>　　4.齒輪基本

41、參數(shù)：（注：下列尺寸單位為mm）</p><p><b>　　齒頂高系數(shù)： </b></p><p>　　齒根高系數(shù)： </p><p><b>　　齒頂高變動系數(shù)： </b></p><p>　　分度圓直徑； ； </p><p><b>　　

42、基圓直徑； ；</b></p><p>　　齒頂高： ； </p><p>　　齒根高： ； </p><p>　　齒頂圓直徑： ；</p><p><b>　　齒根圓直徑； ；</b></p><p>

43、　　節(jié)圓直徑： ； </p><p><b>　　齒距： </b></p><p><b>　　節(jié)圓齒距： </b></p><p><b>　　基圓齒距： </b></p><p>　　中心距變動系數(shù) y=()/m=0.7

44、125；</p><p><b>　　齒厚： </b></p><p><b>　　齒槽寬：e= </b></p><p><b>　　5. 重合度：</b></p><p><b>　　一般情況應保證</b></p><p>&

45、lt;b>　　6.齒頂圓齒厚： </b></p><p><b>　　一般取</b></p><p><b>　　7 .展角：</b></p><p><b>　　; </b></p><p>　　8.齒輪傳動簡圖見附件3圖紙</p><p

46、><b>　　第三章 設計體會</b></p><p>　　五天的機械原理課程設計結束了，在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化</p><p>　　在社會這樣一個大群體里面,溝通自然是為人處世的基本,

47、如何協(xié)調(diào)彼此的關系值得我們?nèi)ド钏己腕w會.在實習設計當中依靠與被依靠對我的觸及很大,小組里的人都很有責任感,付出了最大的努力,盡最大的努力去解決自己任務里所遇到的問題.最終我們能完成于這種態(tài)度十分不開的。生活中的點點滴滴成功失敗都是這樣的吧與我們對待事情的態(tài)度相關。在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中,口角的斗爭在所難免,關鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?而不是一味的計較和埋怨.這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當中,生活中的很多事情都需要我們有這樣的處理

48、能力,面對分歧大家要消除誤解,相互理解,增進了解,達到諒解…..也許很多問題沒有想象中的那么復雜,關鍵還是看我們的心態(tài),那種處理和解決分歧的心態(tài)畢竟我們的出發(fā)點都是很好的.  </p><p>　　課程設計也是一種學習同事優(yōu)秀品質的過程,比如我組的張星紅同學,人家的確有種耐得住寂寞的心態(tài).所以他在學習上取得了很多傲人的成績,但是我所贊賞的還是他追求的過程,當遇到問題的時候,那種斟酌的態(tài)度就值得

49、我們每一位學習,人家是在用心造就自己的任務,而且孜孜不倦,追求卓越.我們過去有位老師說得好,有些事情的產(chǎn)生只是有原因的,別人能在諸如學習上取得了不一般的成績,那絕對不是僥幸或者巧合,那是自己付出勞動的成果的彰顯,那是自己辛苦過程的體現(xiàn).這種不斷上進,認真一致的心態(tài)也必將導致一個人在生活和學習的各個方面做的很完美,那種追求的鍥而不舍的過程是相同的,這就是一種優(yōu)良的品質,它將指引著一個人意氣風發(fā),更好地走好自己的每一步</p>

50、<p>　　在今后的學習中,一定要戒驕戒躁,態(tài)度端正,虛心認真….要永遠的記住一句話:態(tài)度決定一切.</p><p>　　第四章 主要參考文獻</p><p>　　[1] 孫恒.《機械原理》(第八版).北京：高等教育出版社，2013；</p><p>　　[2] 孫恒.《機械原理》(第五版).北京：高等教育出版社，1996；</p>&

51、lt;p>　　[3] 《齒輪設計與實用數(shù)據(jù)速查》 張展  主編  機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[4] 成大先.《機械設計手冊》.北京：化學工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 羅洪田.《機械原理課程設計指導書》.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[6] 梁

52、崇高.平面連桿機構的計算設計.北京：高等教育出版社，1993</p><p>　　[7] 石永剛，吳央芳.凸輪機構的設計與應用創(chuàng)新.北京：機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[8] 申永勝.機械原理教程.北京：清華大學出版社，1999</p><p>　　[9] 謝黎明.機械工程與技術創(chuàng)新.北京：化學工業(yè)出版社，2005</p><

53、;p>　　[10] 呂仲文.機械創(chuàng)新設計.北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p><b>　　第五章 附件</b></p><p>　　5.1 機構運動簡圖，上下極限（4，9位置）速度與加速度多邊形，滑塊運動方程線圖附件1；</p><p>　　5.2 凸輪實際廓線附件2；</p><p>　　5.3 齒輪