插床的设计说明书.docx
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插床的设计说明书
题
目:
插床
学
院：
机械工程学院
专
业：
机械设计制造及其自动化
班
级：
机设C078
组
号：
第三组
姓
名：
学
号：
指导教师：
一、设计题目与要求
二、工作原理及功能分解
三、机构的选择
四、机械运动方案简图
五、传动比的分配
六、机械系统运动循环图
七、机械传动机构和执行机构的设计及尺寸计算
八、注意事项
九、心得体会
十、主要参考资料
设计题目：
插床
一、插床机械设计参数与设计要求:
（1）原始数据：
符合
单位
方案
I
II
皿
n
转/分
60
65
70
K
1.5
1.8
2
H
mm
200
150
100
BD/BC
0.75
0.8
1
LOD
mm
160
150
150
数据选取方案皿
（2）自上始点以下10一90mn范围内，插刀应尽可能等速切削，最小的上下空刀距离各为5mm
⑶行程速比系数k=2。
（4）驱动电动机目前采用Y180L-8，其功率N=11kw转速n=750r/min。
（5）机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。
二、工作原理及功能分解:
1、工作原理：
插床是一种用于加工键槽、花键槽、异形槽和各种异性表面
的金属切削机床。
如图
（1）所示装有插刀的滑枕沿铅垂方向（也
可调有一定倾角）作往复直线主切削运动。
工件装夹在工作台上，工作台可作前后、左右和圆周方向的
间歇进给运动。
进给运动可手动，也可机动但彼此独立。
进给运动必须与主切削运动协调，即插刀插削时严禁进给，插刀返回时进给运动开始进行，并于插刀重新切人工件之前完成复位。
插床的主切削运动的行程长度、拄复运动速度以及进给量大小等均应
2、功能分解:
1）夹紧工件动作
2）工作台进行圆周方向的间歇进给运动
3）装有插刀的滑枕沿铅垂方向（也可调有一定倾角）作具有急回特性的往复直线主切削运动，插削工件形成各种槽等自己需要的形状。
三、机构的选择
根据前诉的设计要求和工作台需要直线往复间歇性运动和间歇性
转动，还有插刀执行机构在回程阶段应该尽可能的减少时间提高效率，
因而采用具有急回特性的曲柄滑块机构。
综上制定机构图表2
插床机械设计的机构选型
功能
执行
构件
工艺动作
执行机构
插削成形
插刀
直线往复运动（具有急回特性）
导杆机构
工作换位
工作台
间歇性转动
不完全
齿轮
四、机械运动方案简图
根据机构的选择，按已选定的两个执行机构形式和机械的传动系统
画出机械运动方案简图。
如图
（2）所示，其中包括了一个导杆插削机
构和皮带传动机构，工作台的不完全齿轮间歇旋转机构。
取比例尺
m/s
山=0.002（——
）
mm
图
（2）机械运动方案简图
五、机械传动的速比
根据选定的电动机转速和插床的插削频率总的速比为:
■
□电75075
i总=
n执行707
25
所以带传动的速比为7，齿轮传动的速比为也为3
六、机械系统运动循环图
（1）首先确定执行机构的运功循环时间T,在此选取曲柄导杆机构作为插床的执行机构。
曲柄旋转一周插头就往复运动一次即一个运动循环。
因为插床机械的生产效率是Q=70次/min，为了满足效率，曲柄轴
每分钟转速为n=70r/min，其运动时间
6060
T二——s二——s
7070
（2）确定组成运动循环的各个区段，插床机械的运动循环由两段
组成，即插刀进给的工作行程及退回时的空回行程。
为了提高工作效率,插刀回程时间应尽可能的短，所以它必须有急回特性。
在此经综合考虑取形成速比系数K=2。
（3）确定执行机构各个区段的运动时间及相应的分配轴转角。
插
床的运动循环时间为：
426
（+）s=s
T=t工作+t空回=777
与此相对应的曲柄轴转角（即分配轴转角）为:
（|）工作+©空回=240°+120°=360°
分配
00
000000
0
0000
0306090120150180210240270
300330360
轴转
角
o
240
插刀
执行
插刀进给运动
插刀空回运动
机构
工作台
旋转
静止
旋转
（4）根据以上数据绘制机构的运动循环图
工作台
旋转静止
旋转
插刀
转角
000000000000
0306090120150180210240270300330360
七、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算
为了实现具体运动要求，必须对带传动，齿轮传动和导杆机构（插削机构），不完全齿轮机构（即工作台的间歇性旋转机）进行运动学计算和动力学分析。
1、带传动计算
（1）确定计算功率Pc二JP
取安全系数a=1.2,则
PC=1.211=13.2kW
（2）选择带的型号由pc和主轴转速n选择平型带。
（3）确定带轮节圆的直径d1和d2在这里取d!
=56mm,贝卩:
d2=25xd!
=200mm
7
2、齿轮传动计算：
取Z1=14,乙=42。
按照要求取m=8，压力角：
..20°则
d,=mZ1=112mm
d2=m乙=336mm
da1=（Z1+2h*a）m=128mm
da2=（Z2+2h*a）m=352mm
df1=（Z1-2h*a-2c*）m=92mm
df1=（Z2-2h*a-2c*）m=316mm
db1=d1cosa=105.28mm
db2=d2cosa=315.84mm
中心距采用标准中心距则a=（mZ1+mZ）/2=224mm
3、曲柄导杆机构设计尺寸计算：
1）根据插程和行程速比系数设计机构
已知插床机械的插程为100mm行程速比系数k=2。
则
极位夹角V-180k_1=1802"=60。
k+12+1
已知插程H=100mm0。
=1500，^3。
=100口口
因为极为夹角为600，则/a1oa2=600贝y：
曲柄OA=75mm。
2）用图解法作机构的运动分析
已知：
曲柄的转速n=70r/min,）滑块质量为36kg,导杆的质量为25kg,其质心转动惯量为2kg-m2，力臂d=20mm，工作阻力F=2000N。
速度多边形
图（3）机构运动简图
速度分析:
根据已知条件，首先对A点进行分析求解
Va=3i|o/=550mm/s
又有VA3=VA+VA3A2
方向：
丄DA丄OA
//AB
大小：
？
已知
所以可以用作图法求解。
选取速度比例尺巴=0.01（叱）,并取P点作
mm
为速度图极点，作其速度图如（3）,于是有：
32=Va3/lDA=3.3rad/min
V32丨DB=330mm/s
又有
—-—■—■
VC=VB+VCB
方向：
//DC丄DB丄CB
大小：
?
已知？
做速度多边形可以求解其他的速度，速度多边形如图（3）
加速度分析：
加速度分析与速度分析相同也从A点开始进行分析
列出C点加速度矢量方程式
牵连速度为移动时，绝对加速度=牵连加速度+相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度=牵连加速度+相对加速度+科氏加速度
22
aA1=31loa=3996mm/s
aA3=aa2+akA2A3+arA3A2
方向：
//AD//OA丄DA//AD
n
aA3-
2
=321DA=978mm/s
大小:
已知
2
选取加速度比例尺\=0.1（巴二）
mm
4、不完全齿轮设计
设计的不完全齿轮的主动轮旋转一周时从动轮旋转1/10周。
齿轮部分取参数为z=32,m=8，法面压力角取〉=20
则中心距：
a=mz=8X32mm=256mm
分度圆直径：
d=mz=8X32mm=256mm
基圆直径:
db=dcosa=240.64mm
齿顶圆直径：
da=（Z+2h*a）m=272mm
齿根圆直径:
df=（Z-2h*a-2c*）m=236mm
八、注意事项
凸轮止弧和凹轮止弧则按照基圆的圆弧来配合
（1）插床工作机构由主切削运动机构和进给运动机构组成，两者必须
协调匹配。
两机构的协调要求可通过公共输入构件来实现
（2）合理布置电动机的安装位置，一般可先以一级V型带传动在串接合理的轮系将运动动力传至曲柄轴。
直线进给运动具有横向近给和纵向进给两个分支，它们可共用同一公共传动链，仅在其末端执行环节处通过离合装置隔离。
圆周进给运动可提出传动方案，不作设计。
（3）出于滑枕重量沿导路方向下沉.应考虑滑枕在静止状态的平衡，
以避免滑枕不工作时的垂落。
可将最大摆动件的质心位置作合理选择以使其得以平衡。
（4）插削机构被要求在切削工作段具有近等速的运动性能，且行程急回系数较大。
应进行多方案的对比.以便选择最优机构运动简图方案。
（5）与曲柄轴固连在一起的大齿轮常兼作飞轮，可近似取电动机至曲
柄轴的传动系统的等效转动惯量（视曲柄为等效构件）为15kg•。
九、心得体会
在这几天的课程设计的过程中，让我体会到了团队合作的真正含义，个人唯有融入整个团队中才能发挥自己真正意义上的作用，从插床的功
能设计、原理方案确定到编写和整理设计说明书，无不展示着团队的重要性，老师的指导、同学的配合与自己的努力和辛酸，造就了整个课程设计的成功，这是我们第三组共同努力的结晶。
这次课程设计锻炼了我各方面的能力。
不仅限于机械原理理论知识的巩固与实践，对大一掌握的有关作图的知识点也有深层次的回顾，同时，在整理课程设计说明书时，了解了更多有关word文档的操作，例如：
公式编辑器的使用等等。
在这次课程设计中，我还学会了查找一些相关的工具书，并初步掌握了一些设计数据的计算方法。
然而，也暴露了自身的不足，例如：
基本公式的不熟练，作图基本要求不连贯，但是通过这次实践设计，我觉得自身有了很大的提高。
当然，作为自己的第一次专业课程设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益成熟，专业知识日益深厚。
“功到自然成”，只有通过不断锻炼自己，才能迎接更大的挑战和机遇,我相信自己一定能够在锻炼中得到真正意义上的成长。
十、参考资料
【参考文献】
机械原理课程设计手册
机械原理课程设计指导书
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