插床导杆机构课程设计

齐齐哈尔大学普通高等教育

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机械原理课程设计

题目题号： 插床导杆机构位置3的设计

学 院： 机电工程学院 专业班级：

学生姓名： 指导教师 成 绩： 2013 年 7月 2 日

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目录

一、工作原理 二、设计要求 三、设计数据

四、设计内容及工作量 五. 设计计算过程

(一). 方案比较与选择 (二). 导杆机构分析与设计

1.机构的尺寸综合 2. 导杆机构的运动分析

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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O2上的凸轮驱动摆动从动件lO8D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。

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三、插床导杆机构设计数据

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, lBC0.5~0.6lBO4。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O2O4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ro、机架lO2O8和滚子半径rb），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、按1：2绘制所设计的机构运动简图。

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五. 设计计算过程

(一). 方案比较与选择 1. 方案I

该方案如图1—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=。构件3、4、5、6构成摇杆滑块机构。

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k(1800)/(1800),而arcsin(1/)。只要正确选择，即可满足行程速比系数k的要求。

3).滑块的行程H2LCDsin(/2)，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900。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1—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900，所以受力更好，结构也更加紧凑。

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3. 方案III

此方案如图1—3为偏置曲柄滑块机构，机构的基本尺寸 为a、b、e。

方案特点如下：

(1).是四杆机构，结构较前述方案简单。

(2). 因极位夹角arccose/(ab)arccose/(ba)，故具有急回作用，但急回作用不明显。增大a和e或减小b。均能使k增大到所需值，但增大e或减小b会使滑块速度变化剧烈，最大速度、加速度和动载荷增加，且使最小传动角min减小，传动性能变坏。

从以上3个方案的比较中可知，为了实现给定的插床运动要求，以采用方案II较宜。

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(二). 导杆机构分析与设计 1.机构的尺寸综合

因为k(1800)/(1800) 而K=2 由上面方程可得：=60 又O2A=a=50mm 根据几何关系: 可得

BO3=H/2/sin(ll/2)=100mm

所以BC=100mm

X=lBO3cos(/2)=86.60mm

综合已给机构设计数据

绘制如图（a）机构简图

2.导杆机构的运动分析

当在如图所示位置时其速度加速度分析图如图（b） 速度分析:

曲柄的长度为o2A=50mm 曲柄的角速度为

l转速n=60r/min

w12n/606.28rad/s

VA3VA2VA3A2

大小： ？ w1lO2A ？

方向： 垂直BA 垂直lO2A 平行BA

VA2=w1lO2A=6.28*0.05=0.314m/s VA3A2=0.220m/s VA3=0.228m/s

w3= VA3/lO3A= 0.228/0.18=1.27rad/s

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VCVBVCB

大小： ？ w3O3B ？

方向： 垂直O3O2 垂直BA 垂直BC VB=w3O3B=1.27*0.1=0.127m/s VCB=0.031m/s VC=0.135m/s

wCB＝VCB／lCB＝0.3rad/s

加速度分析：

aA3 = anA3+atA3 =aA2+ arA3A2+ akA3A2

w1^2 ？ 2VA3A2w3 大小： ？ w3^2lO3A ？ lO2A方向： ？ 由A到B 垂直AB A到O2 平行AB 垂直ＡB

anA3= 1.27^2*0.18= 0.290m/s^2

atA3=0.282m/s^2 aA3=0.405m/s^2

BatCB aCaBanC

大小： ？ 0.113m/s^2 lCBwCB^2 ？

方向： 垂直O3O2 同aA3 C到B 垂直ＣＢ

anCB＝0.009m/s^2

aC＝0.102m/s^2

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