插床的设计与分析

机械设计课程设计计算说明书设计题目：插床的设计与分析12机械专业10班设计者：孙占成指导教师：田静宜老师2015年6月26日华北理工大学轻工学院目录机械原理插床机构设计部分一、插床机构设计要求-----------------21.插床机构简介------------------22.设计内容--------------------2二、插床机构的设计------------------3连杆机构的设计及运动分析-------------3三、飞轮设计---------------------5四、凸轮机构设计-------------------5机械设计二级减速器设计部分一、目的及要求-------------------7二、减速器结构分析------------------8三、传动装置的总体设计----------------9（一）选择电动机-----------------9（二）传动比分配-----------------10（三）运动和动力参数分析计算-----------101.计算各轴转速----------------102.计算各轴输入功率--------------103.计算各轴输入转矩--------------11四、传动件的设计计算----------------11（一）带传动的设计----------------11（二）高速轴齿轮的设计与校核-----------13（三）低速轴齿轮的设计与校核-----------17（四）联轴器的选择----------------21（五）轴的设计与校核---------------211.齿轮轴的设计---------------212.中间轴的设计---------------223.低速轴的设计与校核------------22（六）键的校核------------------25（七）轴承的校核-----------------27五、润滑密封设计------------------28六、减速器箱体结构尺寸表--------------29七、主要参考文献------------------30计算及说明主要结果机械原理插床机构设计部分一、插床机构设计要求1.插床机构简介图9—6所示为插床机构简图。插床是用插刀加工工件表面的机床。常用于加工键槽，加工时，插刀往复运动为主运动，工件的间歇移动或间歇转动为进给运动，直线运动(纵、横向)和圆周运动的工作台不允许三项同时进行。设计要求：原动机采用一台电机，执行机构包括插削机构及进给机构，插削机构实现插削加工，进给机构实现工件的进给动作，这两个机构要求运动协调。12BAO1OC234联轴器凸轮机构导杆机构2.设计内容：（1）机构的设计及运动分折已知：设计参数见表1,lBC=(0.5～0.6)lBO1,电动机轴与曲柄轴O2平行，导杆机构的最小传动角不得小于60°。要求：1）采用图解法或解析法设计平面连杆机构各构件尺寸，作机构运动简图；2）按给定位置对机构进行运动分析，作机构的速度和加速度多边形；3）作滑块的运动线图（s-，v-，a-画在一个坐标系计算及说明主要结果中）。2、给出实现插削要求的执行机构的其他运动方案简图，并进行对比分析。（2）给出实现插削要求的执行机构的其他运动方案简图，并进行对比分析。（3）导杆机构的动态静力分析。已知：滑块所受工作阻力见图1所示，结合连杆机构设计和运动分析所得的结果。要求：1）按给定位置确定机构各运动副中的反力；2）确定加于曲柄上的平衡力矩Mb，在坐标纸上作出平衡力矩曲线Mb-。（4）飞轮设计已知：机器运转的许用速度不均匀系数［δ］=0.03，力分析所得平衡力矩Mb，驱动力矩Med为常数，飞轮安装在曲柄轴O2上。要求：确定所需飞轮的转动惯量JF。（5）凸轮机构设计已知：凸轮与曲柄共轴，设计数据见表1。摆动从动件8的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。要求：1）按许用压力角［α］确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径ro、机架lo2o8和滚子半径rr）。2）绘制凸轮实际廓线。二、插床机构的设计连杆机构的设计及运动分析根据行程速比系数求极位夹角得43.51机架得mmloo16.1752143.51mmloo16.17521计算及说明主要结果摆杆长度得mmlBO72.1561mmlllAOAOAO81.1572tan121连杆得mmlBC36.78为满足最小压力角，1O到倒杆的距离mmCOSBOCOSBOBO96.148222111（1）机构运动简图：（2）机构运动速度分析：（3）机构运动加速度分析：（4）机构动态静力分析以上三步已作于A3图纸上。（5）绘制滑块位移、速度、加速度曲线（6）绘制力矩图mmlBO72.1561mmlAO81.1571mmlBC36.78mml96.148计算及说明主要结果四、凸轮机构设计1.基本参数mmr320a=162mm4.6rrmmlDo1282602.位移的计算取5o为一个分段，分别计算推程和回程的位移（1）推程等加速段由公式错误!未找到引用源。得0o5o10o15o20o25o0o0.278o1.11o2.5o4.45o6.94o30o10o推程等减速段由公式错误!未找到引用源。得35o40o45o50o55o60o13.05o15.56o17.5o18.89o19.72o20ommr320a=162mm4.6rrmm60计算及说明主要结果2）回程等加速段由公式错误!未找到引用源。得0o5o10o15o20o25o20o19.72o18.89o17.5o15.56o13.05o30o10o回程等减速段由公式错误!未找到引用源。得35o40o45o50o55o60o6.94o4.45o2.5o1.11o0.278o0o凸轮轮廓如下：计算及说明主要结果机械设计二级减速器设计部分一．目的及要求（一）课程设计的目的1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。3、进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。（二）任务1.电机选型设计若传动系统方案采用图2方案，则考虑零件传动效率，根据计算的平衡力矩，确定电机型号（参见《机械设计课程设计指导书》附录），无特殊需要，可选用Y系列三相交流异步电动机，要求：给定电机的额定功率和满载转速。2.传动装置设计计算（参见《机械设计课程设计指导书》）根据切削次数要求以及电机额定参数，设计V带传动和二级圆柱齿轮减速器。要求：1）V带传动设计计算。2）二级圆柱齿轮减速器设计计算（包括齿轮传动设计及工作能力校核，轴的结构设计及工作能力校核，轴承选型设计及寿命计算，平键连接选型设计计算）；绘制一对齿轮传动的啮合图。3）联轴器选型设计。4）绘制二级圆柱齿轮减速器装配图（0号图纸）和关键零部件零件图。3.编写设计说明书一份。应包括综合设计任务书、设计参数数据、设计计算过程等。二．减速器结构分析（一）分析传动系统的工作情况1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。计算及说明主要结果2、传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3、电机和工作机的安装位置：电机安装在远离高速轴齿轮的一端；工作机安装在远离低速轴齿轮的一段。初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。三．传动装置的总体设计（一）、选择电动机1、选择电动机系列按工作要求及工作条件，选用Y系列三相交流异步电动机。2、选电动机功率（1）、工作机所需输入功率85.089.099.099.097.095.0w3232机构联轴承齿轮带aaKWMPwABw226.185.01000815.45.2161000d（2）、电机的实际输出功率KWPPW37.189.0226.1ηdKWPW226.189.085.0wKWPd378.1η2η3η5η4η1IIIIIIIVPdPw计算及说明主要结果计算及说明主要结果3、确定电动机转速所选电动机的额定功率edP应等于或稍大于电动机的实际输出功率dP，即1.378KWedP，电动机的可选转速范围ni'减速器带ind选取电动机的型号为Y90L-4，机座中心高H=90mm，额定功率KWPed1.5，满载转速为1400r/min，轴伸长E=50mm，伸出端直径D=48mm，详细参数见表19-3.（二）、传动比分配总传动比4.30461400nni满总取2带i，则15.2带总减速器iii高速级齿轮传动比为61.415.24.1)5.1~3.1(1减速器ii则低速级齿轮传动比为3.312iii总（三）、运动和动力参数分析计算1.计算各轴转速min/463.384.151223min/84.15161.4700112min/700214001rinnrinnrimnn带2.计算各轴输入功率KW207.10.9799.0257.123KW257.10.9799.0309.1121.309KW95.01.3781齿轮轴承齿轮轴承带PPPPdPP4.30总i2带i15.2减速器i61.41i3.32imin/7001rnmin/84.1512rnmin/463rnKW207.13257KW.121.309KW1PPP计算及说明主要结果3.计算各轴输入转矩mNnPTmNnPTmNnPT250.5346207.19550339550306.7984.1511.2579550229550286.17700309.195501195501四．传动件的设计计算（一）.带传动的设计计算1.确定V带截型工作情况系数两班倒每天工作16小时，软启动，载荷变化较小，由机械设计教材表7-7得1.1AK计算功率KWPAKcP1.651.51.1V带截型根据cP和1n，由图7-12选取Z型V带2、确定V带轮基准直径小带轮基准直径由图7-12及表7-4选取mmdd711大带轮基准直径mmnmndddd142700140071112由表7-5知，带轮基准直径中恰有此值，取mmdd1402验算带速smnnddv/2.5100060140071100060113.确定中心距及V带基准长度初定中心距mmammammdddd2854207.147)d(d2a)d(d7.00021d2d10d2d1，初定得、及mNT86.171mNT06.792mNT53.25031.1AKKWcP65.1mmdd711mmdd1402smv/2.5mma2850计算及说明主要结果计算V带基准长度mmaddddaLddddd45.9052854)71140()14071(228524)()(2220212210'V带基准长度由表7-2选取mmLd900实际中心距拟将带传动设计成中心距可调的及结构，采用近似计算mmLLaadd2832905.45-9002852-'0验算小带轮包角ooooddoadd98.1653.5728371-140-1803.57--1801214.确定V带根数单根V带基本额定