150
120
90
60
L1(mm)
80
75
70
65
2
四种方案的推程运动规律：
1、等加速等减速
2、余弦
3、正弦
4、五次多项式
回程运动规律：
修正后的等速回程
取
正弦加速度加速阶段（ ）：
等速阶段
正弦加速度减速阶段（ ）：
所得数据如下：
设计数据
中心距Lo2o4(mm)
100
85
105
85
滚子半径rt(mm)
15
-21.313
-6.71407
240
250
260
270
280
290
0.67612
3.518877
3.664321
35.32776
65.49856
93.02972
300
310
320
330
340
350
117.573
138.7052
156.0211
169.1897
177.9851
182.3018
D组：
0
10
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
A组：
0
10
20
30
40
50
259.3098
255.3141
245.8876
231.1217
211.3963
187.164
60
70
80
90
100
110
158.9173
插床机构综合与传动系统设计
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。
插刀往复行程H（mm）
150
120
90
60
插削机构行程速比系数K
2
2
2
2
中心距Lo2o3(mm)
160
150
140
130
杆长之比L(BC)/L(o3B)
1
1
1
1
质心坐标a(mm)
60
55
50
45
质心坐标b(mm)
60
55
50
45
质心坐标c(mm)
130
125
120
115
凸轮摆杆长度Lo4d(mm)
125
20.07949
16.46778
240
250
260
270
280
290
12.00689
6.906211
1.385723
56.15551
95.39985
131.6296
300
310
320
330
340
350
164.36
193.027
217.0809
236.0431
249.542
257.3333
B组：
0
10
53.36326
78.50911
102.322
102.3131
180
190
200
210
220
230
61.53863
-5.21395
-20.8057
-11.9901
-1.15985
4.789761
240
250
260
270
280
290
6.452221
5.39733
2.725749
45.40389
79.88536
《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 著 清华大学出版社
《MATLAB 5.x 程序设计语言》 楼顺天 陈生潭 雷虎民 编著 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
76.867
52.22956
26.59453
0.062861
9.92342
120
130
140
150
160
170
22.79085
40.51553
65.53523
98.36419
128.3934
122.3259
180
190
200
210
220
230
58.46421
-46.5937
-64.3631
-44.1741
2
分别将（式2）对时间取一次导数，可得
……………………………………………………………………………（式4）
解之可得s3,ω3,ω4,s5。
3
分别将（式2）对时间取二次导数，可得加速度关系
………………………………………………………（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；
0.03
0.03
0.03
最大切削阻力Q(N)
2300
2200
2100
2000
阻力力臂d(mm)
150
140
130
120
滑块5重力G5(N)
350
340
330
320
构件3重力G3(N)
150
140
130
120
构件3转动惯量J3(kg*m2)
0.12
0.11
0.1
0.1
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；
107.3844
139.3778
129.0814
180
190
200
210
220
230
55.4567
-74.3289
-91.7908
-65.0962
-35.1491
-15.1063
240
250
260
270
280
290
-3.86511
1.774533
4.077446
25.38515
51.42832
75.08479
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
1
2
3
4
插刀往复次数n（次/miHale Waihona Puke ）306090
120
300
310
320
330
340
350
96.03819
113.9072
128.3351
139.0449
145.8685
148.7582
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：
平均功率P(w)
343.3871
575.6334
708.2583
751.8974
设减速机构中齿轮传动效率η1=0.95；带传动效率η2=0.9；查《机械设计手册》，选择的电动机性能如下：
15
15
15
基圆半径R0(mm)
48
54
48
55
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）位置分析
建立封闭矢量多边形
（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：
（式2）
解上述方程组得：
………………（式3）
111.5567
300
310
320
330
340
350
140.0074
164.749
185.3081
201.282
212.3726
218.403
C组：
0
10
20
30
40
50
182.1557
176.4258
167.8636
155.5312
139.815
121.1506
60
70
80
90
100
110
100.0058
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
由题知：杆1的极位夹角为
θ=180*（K-1）/（K+1）；故有
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：
设计数据
x(mm)
140
112
84
56
y(mm)
75
60
45
30
L3(mm)
150
120
90
60
L4(mm)
125
125
125
凸轮摆杆行程角ψ(°)
15