长 江 学 院 机械原理课程设计说明书
设计题目：插床机构设计学院：机械与电子工程学院 专业： 班级：
设计者： 学号： 指导老师：
2016年7月1日
目录
题目及设计要求
1机构简介
插床是一种用于工件内表面切削加工的机床，也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1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1一2 — 3—4一5 一6,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0：上的凸轮驱动摆动从动件0Q和其他有关机构 （图中未画出）来实现的。为了减小机器的速度波动，在曲柄轴0：上安装一 调速飞轮。为了缩短空回行程时间，提高生产效率，要求刀具具有急回运动， 图2为阻力线图。
滑块5导路y-y的位置可根据连杆4传力给滑块5的最有利条件来确定，即 y-y应位于B点所画圆弧高的平分线上（见参考图例1）。
⑵、作机构运动简图。选取长度比例尺U 1 （m/mm）,按表1-2所分配 的
加速度位置用粗线画岀机构运动简图。曲柄位置的作法如图1-2；取滑块 5在下极限时所对应的曲柄位置为起始位置1,按转向将曲柄圆周十二等分, 得12个曲柄位置，位置5对应于滑块5处于上极限位置。再作岀开始切削 12,切削终
点
和终止切削所对应的5 '和12 '两位置。 图1-2曲柄位置图
5,切削始点
⑶、作滑块的运动线图。为了能直接从机构运动简图上量取滑块位
移，取位移比例尺卩尸X,根据机构及滑块5上C点的各对应位置，作出滑 块的运动线图sc（t）.然后根据Sv（t）线图用图解微分法（弦线法）作滑块的 速度x（t）线图（图1-2）,并将其结果与4）相对运动图解法的结果比较。 图1-2用图解微分法求滑块的位移与速度线图
⑷、用相对运动图解法作速度、加速度多边形。选取速度比例
尺H v［（m ? sj/mm］和加速度比例尺P a［（m ? s）/mm］,作该位置的速度和加 速度多边形（见图l-3）o ① 求。 其中
。=2创/60 （rad/s）
-：
② 列出向量方程，求F和％ 用速度影像法求\〃和切 ③ 列出向量方程，求陀和? a）速度图
图1-3位置7的速度与加速度图
b）加速度图
2、导杆机构的动态静力分析
己知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量入、阻力线图（图1一1） 及已得出的机构尺寸、速度和加速度。
⑴、绘制机构的力分析图（图l-4）o力分析的方法请参考《机械原理》
教材
已知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量二、阻力线图（图1一1） 及已得出的机构尺寸、速度和加速度，求出等效构件1的等效阻力矩血。（注 意：在切削始点与切削终点等效阻力矩应有双值）
⑵、选取力矩比例尺uMmm）,绘制等效阻力矩Mr的曲线图
（图 1-4）
图1-4等效阻力矩壯和阻力功Ar的曲线图
利用图解积分法对Mr进行积分求出Ar-4）曲线图，假设驱动力矩血为 恒定，由于插床机构在一个运动循环周期内做功相等，所以驱动力矩在一个 周期内的做功曲线为一斜直线并且与At曲线的终点相交如图1-4中Ad所示, 根据导数关系可以求出曲曲线（为一水平直线）。
⑶、作动能增量△￡ — 线。
取比例尺
(J / mm),动能变化厶 E = Ad— Ar,
其值可直接由图1-4上Ad ( 4))与A「( ? )曲线对应纵坐标线段相减 得到，由此可作出动能变化曲线Ad与Ar相减的曲线图(如图l-5)o 图1-5作动能增量AE —e线图
3、用解析法较好机构运动分析的动态静力分析结果 ⑴、图解微分法
下面以图1-6为例来说明图解微分法的作图步骤，图1-6为某一位移线图, 曲线上任一点的速度可表示为： 图1-6位移线图
其中dy和dx为s二s (t)线图中代表微小位移ds和微小时间dt的线段，a为 曲线s二s(t)在所研究位置处切线的倾角。
上式表明，曲线在每一位置处的速度v与曲线在该点处的斜率成正比，即v乞 tga ,为了用线段来表示速度，引入极距K(mm),则
式中X为速度比例K, Uv= Hs/utK ( m/s/mm )。该式说明当K为直角 三角形中a角的相邻直角边时，(Ktg a )为角a的对边。由此可知，在曲线的 各个位置，其速度v与以K为底边，斜边平行于s=s (t)曲线在所研究点处的 切线的直角三角形的对边高度(Ktg a)成正比。该式正是图解微分法的理论 依据,按此便可由位移线图作得速度线图(v-v(t)曲线)，作图过程如下：
先建立速度线图的坐标系v=v (t)(图l-7a),其中分别以卩、?和4作为v轴和 t轴的比例尺，然后沿轴向左延长至o点,oO=K(mm),距离K称为极距，点o 为极
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