齐齐哈尔大学普通高等教育
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
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
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02上的凸轮驱动摆动从动件l θ8
D 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
Γ
0 05J fJ
Jr
H
—
⅛
b ） ⅛JJPfi 力曲蝮
图
bi
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，∣BC 0.5 ~ 0.6 I BO4。
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r o、机架I O2O8和滚子半径r b）,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。
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。
丿(
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 2 L CD Sin( /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。
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 O
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
arccose∕(a b) arccose∕(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 o 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。
滑块M
亡)执行机构运动简明
4
TT
6 块
C 涓
(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∣θ2A = a=50mm
根据几何关系：
可得
I B03=H⑵sin( /2)=i00mm
所以BC=100mm
X=I BO3c0s( ∕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l o2A=50mm 转速n=60r∕min
曲柄的角速度为W1 2 n/60 6.28rad∕s
V A 3 V A 2 V A 3 A 2
大小：？W1l O2A ？
方向：垂直BA 垂直l O2A 平行BA
V A2 = W1∣θ2A=6.28*0.05=0.314m∕s V A3A2 =0.220m∕s V A3 =0.228m∕s
W3= V A3∕ lθ3A= 0.228∕0.18=1.27rad∕s
V C V B V CB
大小：
? W3 O3B ?
方向：
垂直0302 垂直BA 垂直BC
V B = W3θ3B=1.27*0.1=0.127m∕s
V CB =0.031m∕s
V C =0.135m∕s
W CB= V CB/ I CB = 0.3rad∕s
加速度分析：
a A3 a k A3A2= a□A3+a t A3 = a A2 +a r A3A2 +
大小：?W3 ^2∣O3A? ∣02A W1 ^2 ? 2V A3A2 W3方向：?由A到B垂直AB A到02 平行AB 垂直A B
a n A3 = 1.27^2*O.18= 0.290m∕s^2
a t A3 =0.282m∕s^2
a A3=0.405m∕s^2
a C a B a nC B a tC B
大小：? 0.113m∕s^2∣CB W CB ^2?
方向：垂直0302同a A3C到B垂直CB
a nCB= 0.009m∕s^2
a C = 0.102m∕s^2。