插床机械传动系统设计.docx
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插床机械传动系统设计.docx
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插床机械传动系统设计
一机械设计课程设计任务书--------------
二插床方案设计------------------------
三方案评价----------------------------
四运动循环图--------------------------
五连杆机构设计------------------------
六凸轮轮廓设计------------------------
七杆机构运动分析---------------------
八凸轮轮廓曲线的设计------------------
九计算机编程清单----------------------
十连杆机构力分析----------------------
十一实训心得与体会----------------------
十二参考文献----------------------------
设计进程
•第一阶段:
设计插床方案
•第二阶段:
完成方案评价,连杆机构设计
•第三阶段:
凸轮轮廓设计
•第四阶段:
连杆机构的运动分析(计算机编程设计)
•第五阶段:
连杆机构的力分析
一、机械设计课程设计任务书
1、课程设计题目:
插床机械系统方案设计
2、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lO8D和其它有关机构(图中未画出)来完成的。
3、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。
二、插床方案设计
方案一
方案二
方案三
三、方案评价
四、运动循环图
行程速比系数k=1.8θ=51.43°H=100(mm)
转速n2=46r/min∝=1.30s0.05H=5(mm)
工作行程P1=231.4°∝1=0.836s
回程P2=128.6°t2=0.464s
五、连杆机构设计
六、凸轮轮廓设计
初取基圆半径r0=50mm推杆滚子半径r=5mmL0208=150mm曲柄L02A=85摆杆L08D=123
七、连杆机构运动分析
1、求瞬时速度
由VA2求VA4w2=2πn/60=2×3.14×50/60=5.233rad/s
∵VA2=VA3=LBA2(2πn)/60=35×2π×50/60=236mm/s
方向⊥O2A2向下
其中,VA3是滑块上与A点重合的点的速度,VA3A2是杆4上与A点重合相对滑块的速度,VA4是杆4与A点重合的速度。
因为VA4A3是相对速度,所以VA4=220mm/s
二:
求B点的速度
∵VA4=220mm/s又∵构件3是瞬心点,A4的速度VA4已知,利用构件4上的速度影像有
得:
VB=330mm/s
求VC,B,C是同一构件上的点
Vc=VB+VCB
方向∥导杆⊥BO4⊥BC
大小?
?
图解法:
可得:
VC=290mm/s
2、加速的分析
根据速度合成原理:
大小?
?
?
方向?
∥O4A⊥O4A⊥O4A∥O4A⊥O4A
图解法:
∵
∴
再根据速度合成原理求得滑块C的速度。
大小:
?
?
?
方向:
∥导杆∥LBC⊥LBC⊥LAB
∵
∴
∵
∴
又∵速度比例β=
∴ac=18.906×14.33=260.734mm/s2
八、凸轮轮廓曲线的设计
1初取基圆半径ro=50mm,推杆滚子半径rr=5mm
曲柄
mm
理论轮廓线:
D
X=asin
-Lsin(
+
+
)X=150sin
-123sin(
+
+
)
Y=acos
﹣Lsin(
+
+
)
Y=150cos
﹣123sin(
+
+
)
其中
X=asin
-Lsin(
+
+
)=asin
-Lsin(
+
+
)
推程阶段:
(
)
1等加速
(
)
等减速
(
)
2远休阶段(
)(
)
3回程阶段(
)
等加速
(
)
(
)
4近休阶段(
)
求轮廓线a=150L=132rr=50
1推程阶段:
Sinθ1=(dx/dδ)/√
=0.573
Cosθ1=-(dy/dδ)/√
=-8.39
X1'=X1-rrCosθ1=-26.825
Y1'=y1-rrSinθ1=19.015
dx/dδ=150cos4°-132[cos4°+2×20°×16°/100°+13.59°][1+4×20°×4°/100°]=174.27
dy/dδ=-150sin4°+132[sin4°+2×20°×16°/100°+13.59°][1+4×20°×4°/100°]=119.22
Sinθ2=(dx/dδ)
=0.825
Cosθ2=-(dy/dδ)/√
=0.565
X2'=X2--rrCosθ2=-40.385
Y2'=y2-rrSinθ2=29.915
dx/dδ=150cos6°-132[cos6+2×20°×36°/100°+13.59°][1+4×20°×6°/100°]=275.31
dy/dδ=-150sin6°+132[sin6°+2×20°×36°/100°+13.59°][1+4×20°×6°/100°]=-54.59
Sinθ4=(dx/dδ)
=0.981
Cosθ4=-(dy/dδ)/√
=0.194
X4'=X4--rrCosθ4=-59.09
Y4'=y4-rrSinθ4=34.825
dx/dδ=150cos8°-132[cos8°+2×20°×64°/100°+13.59°][1+4×20°×8°/100°]=18.88
dy/dδ=-150sin8°+132[sin8°+2×20°×64°/100°+13.59°][1+4×20°×8°/100°]=-45.60
Sinθ5=(dx/dδ)
=0.383
Cosθ5=-(dy/dδ)/√
=0.924
X5'=X5--rrCosθ5=-80.58
Y5'=y5-rrSinθ5=56.925
dx/dδ=150cos10°-132[cos10°+2×20°×100°/100°+13.59°][1+4×20°×10°/100°]=259.28
dy/dδ=-150sin10°+132[sin10°+2×20°×100°/100°+13.59°][1+4×20°×100°/100°]=-96.60
Sinθ6=(dx/dδ)
=0.937
Cosθ6=-(dy/dδ)/√
=-0.349
X6'=X6—rrCosθ6=-93.925
Y6'=y6-rrSinθ6=84.325
九、计算机编程清单
加速度与速度编程
!
FIG1-6
!
open#1:
name"TWO2",createnewold
!
erase#1
OPTIONNOLET
FORQO2A=0TO360STEP2
CALLLINK(0,0,0,0,0,0,QO2A*PI/180,4.8147,0,70,XA,YA,VAX,VAY,AAX,AAY)
CALLRPR(0,-161,0,0,0,0,0,XA,YA,VAX,VAY,AAX,AAY,0,QO4A,W4,E4)
QO4B=QO4A+PI
CALLLINK(-161,0,0,0,0,0,QO4B,W4,E4,115,XB,YB,VBX,VBY,ABX,ABY)
CALLRRP1(+1,-276.4,46,XB,VBX,ABX,QBC,W5,E5)
CALLLINK(XB,YB,VBX,VBY,ABX,ABY,QBC,W5,E5,46,XC,YC,VCX,VCY,ACX,ACY)
PRINTQO2A,W4,W5,YC,VCY,ACY
!
print#1:
"QO2A";",";"W4";",";"W5";",";"YC";",";"VCY";",";"ACY";
!
PRINT#1:
STR$(QO2A);",";STR$(W4);",";STR$(W5);",";STR$(YC);",";STR$(VCY);",";STR$(ACY)
NEXTQO2A
END
SUBLINK(XA,YA,VAX,VAY,AAX,AAY,QAB,W,E,L,XB,YB,VBX,VBY,ABX,ABY)
XB=XA+L*COS(QAB)
YB=YA+L*SIN(QAB)
VBX=VAX-L*SIN(QAB)*W
VBY=VAY+L*COS(QAB)*W
ABX=AAX-L*COS(QAB)*W^2-L*SIN(QAB)*E
ABY=AAY-L*SIN(QAB)*W^2+L*COS(QAB)*E
ENDSUB
SUBRPR(M,XA,YA,VAX,VAY,AAX,AAY,XC,YC,VCX,VCY,ACX,ACY,LAB,QBD,W,E)
LAC=SQR((XC-XA)^2+(YC-YA)^2)
COSQAC=(XC-XA)/LAC
SINQAC=(YC-YA)/LAC
QAC=ANGLE(COSQAC,SINQAC)
LBC=SQR(LAC^2-LAB^2)
QACB=ATN(LAB/LBC)
QBD=QAC+M*QACB
DELTA=-(YC-YA)*SIN(QBD)-(XC-XA)*COS(QBD)
DELTAW=(VCX-VAX)*SIN(QBD)-(VCY-VAY)*COS(QBD)
DELTAV=-(YC-YA)*(VCY-VAY)-(XC-XA)*(VCX-VAX)
W=DELTAW/DELTA
VLBC=DELTAV/DELTA
T1=(ACX-AAX)+(VCY-VAY)*W+SIN(QBD)*W*VLBC
T2=(ACY-AAY)-(VCX-VAX)*W-COS(QBD)*W*VLBC
DELTAE=T1*SIN(QBD)-T2*COS(QBD)
E=DELTAE/DELTA
ENDSUB
SUBRRP1(M,XB,LAB,XA,VAX,AAX,QAB,W,E)
!
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