机械原理插床设计.doc
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机械原理
课程设计说明书
设计题目：
插床导杆机构
已知O2O3=160mm，BC/BO3=1，行程H=120mm，行程比系数K=2，
根据以上信息确定曲柄O2A,BC,BO3长度，以及O3到YY轴的距离。
导杆机构的设计
计算过程
计算结果
O2A长度的确定
由，得极为夹角：
，
首先做出曲柄的运动轨迹，以O2为圆心，O2A为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当O2A转到9，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当O2A转到1，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。
于是可得到1与9的夹角即为极为夹角。
由几何关系知，，于是可得，。
由几何关系可得：
代入数据，O2O3=160mm，得
柄长为80mm。
O2A=80mm
2.杆的长度的确定
当刀具处于上极限位置C2和下极限位置C1时，C1C2长度即为最大行程H=120，即有C1C2=120mm。
在确定曲柄长度过程中，我们得到，那么可得到，那么可知道三角形△B1O3B2是等边三角形。
由几何关系知道B1B2C2C1四边形是平行四边形，那么B2B1=C2C1，又上面讨论知△B1O3B2为等边三角形，于是有B1O3=B1B2，那么可得到BO3=100mm
又知BC/BO3=1，所以有
BC=100mm
BO2=120mm
BC=120mm
3.O3到YY轴的距离的确定
YY轴由过程中，同一点的压力角先减小，后又增大，那么在中间某处必有一个最佳位置，使得每个位置的压力角最佳。
考虑两个位置：
1当YY轴与圆弧刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧相切与B1点时，当B点转到，将会出现最大压力角。
2.当YY轴与重合时，即图中右边的那条点化线时，B点转到B1时将出现最大压力角
为了使每一点的压力角都为最佳，我们可以选取YY轴通过CB1中点（C点为与得交点）。
又几何关系知道：
再代入其他数据，得：
X=111.96mm
即O3到YY轴的距离为111.96mm
X=111.96mm
综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。
选取1:
1的是比例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。
取第6点分析
运动分析
计算过程
计算结果
速度
由已知从图中可知，与O2A垂直，与O3A平行，与O3A垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得
其中，是滑块上与A点重合的点的速度，是杆AOB上与A点重合的点相对于滑块的速度，是杆AOB上与A点重合的速度。
由图得：
=620mm/s
又由图知，与O3B垂直，与BC垂直，与YY轴平行，有理论力学同一构件不同点的方法可得：
其中，是C点，即插刀速度，是C点相对于B点转动速度，是B点速度。
又B点是杆件3上的一点，，杆件3围绕转动，且B点和杆件与A点重合的点在的两侧，于是可得：
由图量的O3A=232.5mm,,则可到
由已知可得VA=ω×O2A=671mm,规定选取比例尺10mm／s／mm绘制矢量图见于图一
最后量出代表的矢量长度为33mm,
于是，可得=330mm/s
=620mm/s
=330mm/s
加速度
由理论力学知识可得矢量方程：
其中，是滑块上与A点重合点的加速度，=5.6m／s2，方向由指向O2；是科氏加速度，=1.2m／s2（其中大小均从速度多边形中量得），方向垂直O2A4向下；是A4相对于滑块的加速度，大小位置，方向与O3A4平行；是C点相对于B点转动的向心加速度，=1.7m／s2,方向过由C指向B；是C点相对于B点转动的切向加速度，大小位置，方向垂直BC。
次矢量方程可解，从而得到。
B时杆AOB上的一点，构AOB围绕转动，又与B点在的两侧，由（是角加速度）可得
量出则可得到的大小和方向
又由理论力学,结合图可得到；
其中，在上一步中大小方向都能求得；是C相对于B点转动的向心加速度=mm／s，方向由C点指向B点；是C相对于B点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC垂直。
次矢量方程可解，从而可得到C点，即插刀的加速度。
取比例尺100mm／s2／mm，可得加速度矢量图：
最后由直尺量的长度为14mm，于是，可得=1.4m／s2
=5.6m／s2
=1.2m／s2
=1.7m／s2
=3.1m／s2
=1.6m／s2
=1.4m／s2
凸轮机构的设计
表1设计数据
设计内容
凸轮机构的设计
符号
ψmax
LO4D
[α]
φ
Φs
φ‘
从动杆加速度规律
单位
°
mm
°
数据
18
130
30
90
20
90
余弦加速度
项目
计算公式
推程
回程
凸轮廓线的绘制:
①选定角度比例尺,作出摆杆的角位移曲线,将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成若干等分.
②选定长度比例尺,作以O为圆心以OB=为半径的基圆;以O为圆心,以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆.
③自A点开始沿-方向把机架圆分成与图中横坐标相应的区间和等分,得点,再以为圆心,以AB=L为半径作弧与基圆交于点,得线段.
④自线段开始,分别作,使它们分别等于图中对应的角位移,得线段.
⑤将点连成光滑曲线,它就是所求理论轮廓线.
⑥实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
0.5
2.1
4.5
7.4
10.6
13.5
15.9
17.5
18
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
18
18
17.5
15.9
13.5
10.6
7.4
4.5
2.1
0.5
0
齿轮机构的设计
项目
齿轮1
齿轮2
分度圆直径d
齿顶高ha
齿根高hf
齿顶圆直径da
齿根圆直径df
基圆直径db
备注
渐开线做法：
过p点作基圆切点N1,则可根据渐开线特性求出起始点N0与N1距离N0N1等于db×sin（N0N1／db×180／π），确定开始点后，然后把N0N1分成适合的等分，然后从开始点开始按N0N的等分单位长度弧，作各点的切线，在切线上取长度分别等于1,2，3，4,5,6,7.。
。
。
。
。
。
倍等分单位的点，依次连接，直到连线超过齿顶圆，分别作出两个齿轮的两到三个单齿。
作啮合图。
位的点，依次连接，直到连线超过齿顶圆，分别作出两个齿轮的两到三个单齿。
作啮合图。
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