機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--壓床機(jī)構(gòu).doc

湖 南 科 技 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 專業(yè)及班級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2013 年 1 月 10 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書機(jī)電學(xué)院 機(jī)制 系 系 主 任： 學(xué)生班級：2010材成1、2、3 班 日 期： 2012.12.13一、 設(shè)計(jì)目的：在學(xué)習(xí)和了解機(jī)械的通用構(gòu)件和機(jī)械運(yùn)行基本原理的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，深入了解機(jī)械的通用構(gòu)件和機(jī)械運(yùn)行基本原理在工程常見機(jī)械中的應(yīng)用，提高學(xué)生將機(jī)械原理的基本概念和原理綜合應(yīng)用能力和實(shí)際動手能力。二、 學(xué)生提交設(shè)計(jì)期限：在本學(xué)期2012年12月17日至2012年12月21日完成，設(shè)計(jì)必須學(xué)生本人交指導(dǎo)老師評閱。三、 本設(shè)計(jì)參考材料：機(jī)械原理 機(jī)械原理課程指導(dǎo)書四、 設(shè)計(jì)題目的選定：參考設(shè)計(jì)題目附后頁，任選一題。五、 設(shè)計(jì)要求：1、 查閱相關(guān)資料；2、 提出整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；3、 詳細(xì)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的原理、組成及參數(shù)等；4、 說明設(shè)計(jì)分析的步驟和計(jì)算過程；5、 設(shè)計(jì)過程繪制相關(guān)設(shè)計(jì)的CAD圖紙。六、 設(shè)計(jì)成果及處理說明書主要章節(jié)：1 設(shè)計(jì)成果（包括說明書、CAD圖紙等）；2 設(shè)計(jì)說明書格式及主要章節(jié)：a. 封面（參照學(xué)院規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)）；b. 設(shè)計(jì)任務(wù)書（包括選定設(shè)計(jì)題目與要求，可復(fù)?。?；c. 目錄d. 說明書正文；（主要包括系統(tǒng)總體方案分析及參數(shù)確定；）e. 設(shè)計(jì)總結(jié)及體會；f. 參考文獻(xiàn)七、 設(shè)計(jì)所得學(xué)分及成績評定：本設(shè)計(jì)單獨(dú)算學(xué)分及成績：占1個(gè)學(xué)分?？己伺c評分主要分四個(gè)方面：1 學(xué)生平時(shí)出勤及工作態(tài)度；2 說明書、設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)范與正確程度及獨(dú)立工作能力；3 答辯成績（部分學(xué)生）。八、 設(shè)計(jì)進(jìn)度與答疑：1、 確定設(shè)計(jì)題目及查閱資料，并確定方案：12.17日； 2、 虛擬儀器設(shè)計(jì)及撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告：12.18日；3、 運(yùn)行調(diào)試檢測與修改，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告：12.1912.20日；4、 提交設(shè)計(jì)報(bào)告，部分學(xué)生答辯：12.21日。學(xué)生簽名： 指導(dǎo)老師簽名： 學(xué) 號： 日 期： 2013.1.10 日 期： 目錄1. 設(shè)計(jì)要求-1 1.1 壓床機(jī)構(gòu)簡介-1 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容-2 1.2.1機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分折-2 1.2.2機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析-2 1.2.3飛輪設(shè)計(jì)-2 1.2.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-2 1.2.5齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-22壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì): -22.1 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析-22.1.1作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖-22.1.2 長度計(jì)算-32.1.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度分析-52.1.4機(jī)構(gòu)運(yùn)動加速度分析-73凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-94齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-115心得體會-126參考書籍 - -131. 設(shè)計(jì)要求1.1壓床機(jī)構(gòu)簡介圖所示為壓床機(jī)構(gòu)簡圖。其中，六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu)，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動減速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動曲柄1轉(zhuǎn)動，六桿機(jī)構(gòu)使滑塊克服阻力Fr,而運(yùn)動,曲柄通過連桿，搖桿帶動滑塊克服阻力Q沖壓零件。當(dāng)沖頭向下運(yùn)動時(shí)，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無阻力；當(dāng)在工作行程后0.25H行程時(shí)，沖頭受到的阻力為Q，當(dāng)沖頭向上運(yùn)動時(shí)，為空回行程，無阻力。為了減小主軸的速度波動，在曲軸A上裝有飛輪，在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動副用的油泵凸輪。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表6-2。 圖1 機(jī)構(gòu)簡圖 圖2 凸輪簡圖 圖3 齒輪機(jī)構(gòu) 圖4 阻力線圖1.2.設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.2.1機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分折已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CECD、EFDE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。要求：設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu) , 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)12個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運(yùn)動線圖。以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在l號圖紙上。1.2.2機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的重量G及其對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動慣量（略去不計(jì))，阻力線圖(圖97)以及連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動分析中所得的結(jié)果。要求：確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫在運(yùn)動分析的圖樣上。1.2.3飛輪設(shè)計(jì)已知：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)，有動態(tài)靜力分析中所得的平衡力矩My，驅(qū)動力矩Ma為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。要求：用慣性力法求飛輪動慣量JF.1.2.4凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：從動件沖程H，許用壓力角推程角 ，遠(yuǎn)休止角s，回程角，從動件的運(yùn)動規(guī)律，凸輪與曲柄共軸。要求：按確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑min。選取滾子半徑rg，繪制凸輪實(shí)際廓線。1.2.5齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知：齒數(shù)Z5,Z6模數(shù)m分度角齒輪為正常齒制，工作情況為開式齒輪，齒輪與曲柄共軸。要求：選擇兩輪變位系數(shù)x1,x2,計(jì)算此對齒輪傳動的各部分尺寸。2.壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1作機(jī)構(gòu)的位置簡圖 機(jī)構(gòu)的極限點(diǎn)和中間的位置簡圖 圖5 機(jī)構(gòu)位置簡圖2.1.2 長度計(jì)算 表1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析單位mm（）mmr/min符號X1X2y33HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/21. 已知：X170mmX2200mm，Y310mm 360，3120H210mmCE/CD=1/2, EF/DE=1/4由條件可得；E1DE2=60DE2=DE1DE1E2等邊三角形過D作DJE1E2，交E1E2于J，交F1F2于H DE1=DE2 E1DE2=60JDE1=30又 360JDI=90HDJ是一條水平線，DHF1F2F1F2E1E2過F2作F2KE1E2 過E1作E1GF1F2，F(xiàn)2KE1G在F2KE2和E1GF1中，KF2GE1，F(xiàn)2E2=E1F1, F1KE1=E2GF2=90F1KE1E2GF2KE2= GF1E1E2=E2K+KE1, F1F2=F1G+GF2E1E2=F1F2=HDE1E2是等邊三角形DE2=F1F2=H=210mm DE=210mmEF/DE=1/4, CE/CD=1/2 EF=DE/4=210/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*210/3=140mm連接AD,有tanADI=X1/Y=70/310又AD=mm令A(yù)DI= 責(zé)sin=70/317.33 cos=310/317.33在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得： AC2=383.44mm AC1=245.41mmAB=(AC2-AC1)/2= 69.015mm BC=(AC1+AC2)/2=314.425mmBS2/BC=1/2 DS3/DE=1/2BS2=BC/2=157.21 mm DS3=DE/2=105mm 由上可得各桿件的長度： 表2 桿件的長度表ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.21mm140mm210mm105mm52.5mm2.1.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度分析已知：n1=90r/min；機(jī)構(gòu)處于B，分析速度。 圖6 機(jī)構(gòu)位置圖 = rad/s = =9.425 rad/s 逆時(shí)針 = lAB = 9.4250.069015=0.650m/s = + 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BC選取比例尺v=0.004m/(mm/s)，作速度多邊形 圖7 速度多邊形 0.03/0.05=0.600m/s 0.009/0.05=0.180m/s 0.45/0.05=0.900m/s 0.44/0.05=0.880m/s0.01/0.05=0.200m/s0.031/0.05mm0.620m/s0.022/0.05mm0.440m/s0.18/0.314425=0.572rad/s (逆時(shí)針)0.60/0.140=4.290rad/s (順時(shí)針)0.20/0.0525=3.809rad/s (順時(shí)針) 表3 速度表項(xiàng)目數(shù)值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s2.1.4機(jī)構(gòu)運(yùn)動加速度分析：aB=12LAB=9.42520.069015=6.130m/s2anCB=22LBC=0.57220. 314425=0.103m/s2anCD=32LCD=4.29020.14=2.577m/s2 anFE =42LEF=3.80920.0525=0.762m/s2= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大?。?？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB選取比例尺a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多邊形圖 圖8 加速度多邊形圖aC=0.0033/0.01=3.300m/s2aE=0.05/0.01=5.000m/s2atCB= =0.031/0.01=3.100m/s2atCD=0.019/0.01=1.900m/s2aF = aE + anEF + atEF大?。?? ?方向： FE EFaF=0.032/0.01=3.200m/s2as2=0.042/0.01=4.200m/s2as3=0.025/0.01=2.500m/s2= atCB/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2= atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2 表4 加速度表項(xiàng)目數(shù)值6.130 3.3005.000 3.2004.200 2.500 9.859 13.571單位m/srad/s3、 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 表5 凸輪參數(shù) 符號hs單位mm（0）方案319306535752).凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.凸輪基本尺寸 凸輪的基本參數(shù)如表6-2，因而凸輪的角速度為w=9.425rad/s。利用余弦加速度運(yùn)動規(guī)律的推程的運(yùn)動方程式（4-3a)，回程的運(yùn)動方程式（4-3b)可知， 當(dāng)=27.50時(shí)，從動件速度v有最大值，且為v=292.93mm/s因而e=v/2w=15.5mm 取e=16mm (4-3a) ( 4-3b)再利用公式（4-13)和 (4-12)可求的凸輪的基圓半徑r0=40mmr0 (4-13)rt0.4r0 (4-14)有基圓半徑R0=40mm e=16mm 滾子半徑 R=8mm 在推程過程中：由a=2h2 sin(2/0)/02得 當(dāng)0 =650時(shí)，且00=0,即該過程為加速推程段, 當(dāng)0 =650時(shí),且=32.50, 則有a=0,即該過程為減速推程段 所以運(yùn)動方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 在回程階段，由a=-2h2 sin(2/0)/ 0 2得 當(dāng)0 =750時(shí)，且0037.50,則有a=37.50, 則有a=0,即該過程為加速回程段 所以運(yùn)動方程S=h1-(/0)+sin(2/0) /(2) 當(dāng)0 =650時(shí)，且00=0,即該過程為加速推程段, 當(dāng)0 =650時(shí),且=32.50, 則有a Xmin5=0.3529 mmx6=-0.222 mm Xmin6=-0.8824 mm分度圓直徑：d=m* Z=66.0mmd=m* Z=192.0mm基圓直徑：d= d*cos=62.024mmd= d*cos= db6=180.433mm齒厚：S=（）*m= 10.961mmS=（）*m= 8.628 mm齒頂高：h=（h+x）*m=8.329mmh=（h+x）*m = 4.642mm齒底高：h=（ h+c- x）*m=4.62mmh=（ h+c- x）*m=8.829mm齒頂圓直徑和齒底圓直徑：d= d+ 2h=83.618mmd= d-2h=56.675mmd= d+2h=200.325 mmd= d-2h=173.382mm重合度: =1.3905心得體會 做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是第一次做課程設(shè)計(jì)，一開始都不知道課程設(shè)計(jì)是什么東西，通過老師的指導(dǎo)已經(jīng)自己的學(xué)習(xí)終于有了自己的思路。在課程設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)從學(xué)習(xí)到運(yùn)用再到實(shí)踐的過程。短短的一周課程設(shè)計(jì)，過的很快卻過得非常忙碌充實(shí)，學(xué)到了很多東西。課程設(shè)計(jì)綜合性非常強(qiáng)，做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械原理課理論知識、理論力學(xué)理論知識、CAD計(jì)算機(jī)繪圖，做課程設(shè)計(jì)把以前所學(xué)的這些知識重新溫習(xí)了一遍。要做好這一門課程設(shè)計(jì)，就必須學(xué)會聯(lián)系并綜合運(yùn)用這些知識，還要適當(dāng)?shù)娜ゲ殚喴恍┢渌馁Y料。做完課程設(shè)計(jì)最大的收獲就是我覺得CAD熟練多了，許多以前沒有掌握的技巧現(xiàn)在學(xué)會了。相當(dāng)于把以前學(xué)過的內(nèi)容深一層地復(fù)習(xí)了一遍，知識的運(yùn)用更靈活了。在課程設(shè)計(jì)中我深深地體會到我們學(xué)習(xí)中的許多不足之處。首先學(xué)習(xí)知識太過于散亂，各科內(nèi)容很少有機(jī)會聯(lián)系結(jié)合起來，更是也很少有機(jī)會讓我們?nèi)?shí)踐，去把這些知識運(yùn)用到一起，做成一個(gè)實(shí)際有意義的