壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21頁(yè)

1、 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 班級(jí) :XXXX學(xué)號(hào) :XXX姓名 :XX 完成日期: XXXX年XX月 一、壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介21.壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介22.設(shè)計(jì)內(nèi)容3（1）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折3（2）凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)3二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇4方案一4（1）運(yùn)動(dòng)分析4（2）工作性能4（3）機(jī)構(gòu)優(yōu)、缺點(diǎn)5方案二5（1）運(yùn)動(dòng)分析5（2）工作性能6（3）機(jī)構(gòu)優(yōu)、缺點(diǎn)6方案三6（1）運(yùn)動(dòng)分析7（2）工作性能7（3）機(jī)構(gòu)優(yōu)、缺點(diǎn)7選擇方案7三、主要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)81、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)82、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析13五、原動(dòng)件原則16六、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇16七、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖18八、設(shè)計(jì)總結(jié)19九、參考文獻(xiàn)20一、壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1.壓床機(jī)構(gòu)

2、簡(jiǎn)介壓床機(jī)械是被應(yīng)用廣泛的鍛壓設(shè)備它是由六桿機(jī)構(gòu)中的沖頭（滑塊）向下運(yùn)動(dòng)來(lái)沖壓機(jī)械零件的。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成。圖1為壓床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)三級(jí)齒輪減速傳動(dòng)裝置后，帶動(dòng)沖床執(zhí)行機(jī)構(gòu)（六桿機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖2）的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過(guò)連桿，搖桿帶動(dòng)沖頭（滑塊）上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖壓零件。在曲柄軸的另一端，裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。2.設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折已知：中心距 x1、x2、y, 構(gòu)件4 的上、下極限角，滑塊的沖程 H，比值CBBO4、CDCO4，各構(gòu)件質(zhì)心 S 的位置，曲柄轉(zhuǎn)速 n1。要求：將連桿機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，編制程序，并畫(huà)出

3、運(yùn)動(dòng)曲線，打印上述各曲線圖。（2）機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的重量 G 及其對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js(曲柄2 和連桿5的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)分析中所得的結(jié)果。要求：通過(guò)建立機(jī)構(gòu)仿真模型，并給系統(tǒng)加力，編制程序求出外力，并作曲線，求出最大平衡力矩和功率。方案G3G4G6FmaxJs3Js4值72kg50kg40kg4200N0.35kg.m20.22 kg.m2（2）凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：從動(dòng)件沖程 H，許用壓力角推程角 。，遠(yuǎn)休止角 ，回程角 ，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見(jiàn)表 3，凸輪與曲柄共軸。要求：根據(jù)給定的已知參數(shù)，確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，并將運(yùn)算

4、結(jié)果寫(xiě)在說(shuō)明書(shū)中。將凸輪機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，編制程序畫(huà)出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線，打印出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪運(yùn)動(dòng)仿真模型。設(shè)計(jì)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析單位mm（）mmr/min符號(hào)X1X2yHCBBO4CDCO4n1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)30140160601201501/21/4901/21/2 表3二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇方案一（1）運(yùn)動(dòng)分析該執(zhí)行機(jī)構(gòu)中不考慮凸輪機(jī)構(gòu)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5，低副數(shù)目Pl=7，高副數(shù)目Ph=0，不存在虛約束等，由以上條件可知機(jī)構(gòu)自由度F=1，機(jī)構(gòu)具有確定的自由度。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)原動(dòng)件曲柄1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，原動(dòng)件曲柄1帶動(dòng)連桿2運(yùn)動(dòng)，連桿2

5、帶動(dòng)擺桿5和連桿4運(yùn)動(dòng)，從而使滑塊4在豎直方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓壓床的功能。在曲柄軸的另一端，裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。（2）工作性能曲柄1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，連桿2隨著曲柄1的周轉(zhuǎn)不斷的改變角度，擺桿5和連桿4也隨著連桿2的角度變化產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使滑塊3速度變化，由于該機(jī)構(gòu)不存在急回運(yùn)動(dòng)，使得滑塊工作時(shí)的速度比較慢。在壓床工作時(shí)，要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的往返運(yùn)動(dòng)，必須給曲柄增加一個(gè)力才能使其正常工作，在工作行程中，連桿2、4，擺桿5，曲柄1也受到滑塊3的反作用力各桿受力彎曲，對(duì)各桿的彎曲強(qiáng)度要求比較高，特別是桿2。（3）機(jī)構(gòu)優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：該機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上不存在影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的死角，機(jī)構(gòu)在運(yùn)

6、轉(zhuǎn)工程中不會(huì)因?yàn)闄C(jī)構(gòu)本身的問(wèn)題而突然停下來(lái)。機(jī)構(gòu)使用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維修、檢測(cè)都很方便。該機(jī)構(gòu)使用的連桿和凸輪都不是緊密的結(jié)構(gòu)，不需要不需要特別的材料，加工工藝，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件過(guò)多，而且對(duì)各構(gòu)件的強(qiáng)度要求相對(duì)較高，尤其是桿件2，不適用與較高的載荷。結(jié)構(gòu)過(guò)于分散，不能以較小的力獲得較大的效果。機(jī)構(gòu)越多傳遞效率越差，損耗越多。所以此方案不適用于壓床。方案二（1）運(yùn)動(dòng)分析該執(zhí)行機(jī)構(gòu)中不考慮凸輪機(jī)構(gòu)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5，低副數(shù)目Pl=7，高副數(shù)目Ph=0，由以上條件可知機(jī)構(gòu)自由度F=1，機(jī)構(gòu)具有確定的自由度。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)原動(dòng)件曲柄1做勻速

7、圓周運(yùn)動(dòng)，原動(dòng)件曲柄1帶動(dòng)連桿2運(yùn)動(dòng)，連桿2帶動(dòng)擺桿3運(yùn)動(dòng)，滑塊5在擺桿3上滑動(dòng)，滑塊,5和滑塊4通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，從而使滑塊4在豎直方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓壓床的功能。在曲柄軸的另一端，裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。（2）工作性能曲柄1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，連桿2隨著曲柄1的周轉(zhuǎn)不斷的改變角度，擺桿3也隨著連桿2的角度變化產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使滑塊4、5速度變化。在壓床工作時(shí)，要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的往返運(yùn)動(dòng)，必須給曲柄增加一個(gè)力才能使其正常工作，在工作行程中，連桿2、擺桿3、曲柄1也受到滑塊4的反作用力各桿受力彎曲，對(duì)各桿的彎曲強(qiáng)度要求比較高，特別是桿3。（3）機(jī)構(gòu)優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）該機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)

8、上不存在影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的死角，機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)工程中不會(huì)因?yàn)闄C(jī)構(gòu)本身的問(wèn)題而突然停下來(lái)。機(jī)構(gòu)使用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維修、檢測(cè)都很方便。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效果好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有急回運(yùn)動(dòng)，能獲得較大的效率。缺點(diǎn)：（1）機(jī)構(gòu)對(duì)滑塊5和擺桿的要求較高，對(duì)滑塊5工作表面的摩擦系數(shù)要求比較高，對(duì)擺桿3的抗彎強(qiáng)度要求比較高，不適用于較高載荷。（2）該機(jī)構(gòu)所占的空間比較大。方案三（1）運(yùn)動(dòng)分析該執(zhí)行機(jī)構(gòu)中不考慮凸輪機(jī)構(gòu)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5，低副數(shù)目Pl=7，高副數(shù)目Ph=0，不存在虛約束等，由以上條件可知機(jī)構(gòu)自由度F=1，機(jī)構(gòu)具有確定的自由度。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)原動(dòng)件曲柄1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

9、，原動(dòng)件曲柄1帶動(dòng)連桿2運(yùn)動(dòng)，連桿2帶動(dòng)擺桿3運(yùn)動(dòng)，擺桿3帶動(dòng)連桿4，從而使滑塊,5在豎直方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓壓床的功能。在曲柄軸的另一端，裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。（2）工作性能曲柄1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，連桿2隨著曲柄1的周轉(zhuǎn)不斷的改變角度，擺桿3隨著連桿2的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿4的角度變化，從而使滑塊5速度變化，由于該機(jī)構(gòu)存在急回運(yùn)動(dòng)，使得滑塊工作時(shí)的速度比較快。在壓床工作時(shí)，要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的往返運(yùn)動(dòng)，必須給曲柄增加一個(gè)力才能使其正常工作，在工作行程中，連桿2、4，擺桿3，曲柄1也受到滑塊5的反作用力各桿受力彎曲，對(duì)各桿的彎曲強(qiáng)度要求比較高。 （3）機(jī)構(gòu)優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（

10、1）該機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上不存在影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的死角，機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)工程中不會(huì)因?yàn)闄C(jī)構(gòu)本身的問(wèn)題而突然停下來(lái)。機(jī)構(gòu)使用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維修、檢測(cè)都很方便。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效果好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有急回運(yùn)動(dòng)，能獲得較大的效率。（3）加工制造簡(jiǎn)單，成本小，載荷沖擊較大，可以小批量生產(chǎn)，使用壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：機(jī)械本身不可避免的存在一些問(wèn)題。選擇方案設(shè)計(jì)要求我們使用壽命為十年,每日一班制工作,載荷為中等沖擊，允許曲柄，綜合比較上訴三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮各種因素，最后選擇方案三為設(shè)計(jì)方案。三、主要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由圖可知 DD1=150mm CC1O4為等邊三角形四邊形CC1D1D為平行四邊形 CO4

11、=C1O4=CC1=DD1=150mmCD=0.25CO4=37.5mm CB=BO4/2 BO4=100tanO2O4E=0.1875 O2O4E=10.62B1O4O2=49.38 O2O4=163mm2BO4*O2O4*cosB1O4O2=BO42+O2O42-B1O22 B1O2=123.87mm2BO4*O4O2*COSBO4O2=BO42+O4O22-BO22BO2=217.68mm O2A=(O2B-O2B1)/2=46.905mmAB=O2A+O2B1=170.775mm四桿長(zhǎng)度：O2A=46.905mm AB=170.775mm BO4=100mm CD=37.5mm BC=

12、50mm2、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)曲線采用的是軟件編程制作，按照選擇數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)要求推動(dòng)從從動(dòng)件8的推、回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律均為正弦運(yùn)動(dòng)。正弦運(yùn)動(dòng)既無(wú)剛性沖擊又無(wú)柔性沖擊所以我們即按其正弦規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。解析法設(shè)計(jì)凸輪，需要求出凸輪輪廓曲線的解析函數(shù)式。盤(pán)形凸輪輪廓曲線是一種平面曲線，通?？捎弥苯亲鴺?biāo)來(lái)描繪。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rr。下面按照給定已知條件來(lái)設(shè)計(jì)該凸輪的輪廓曲線。符號(hào)H0010單位mm（0）值2030701070下面求凸輪的理論輪廓曲線方程:以凸輪的基圓圓心為直角坐標(biāo)軸的原點(diǎn)。Y 軸與推桿軌道，平行且指向上方。因?yàn)槔碚摾?/p>

13、線由推程、遠(yuǎn)休止、回程和近休止四部分組成，所以輪廓的直角坐標(biāo)方程也分四段求出。（1）推程部分：在此階段作等加速度上升。以下為運(yùn)動(dòng)位移方程：s=h(/0)-sin(2/0 )/(2)v=h1-cos(2/0 )/ 0a=2 h*sin(2/0 )/由題意得 h=20 0=70（2）遠(yuǎn)休止部分：此期間推桿靜止，s=20mm,所以該部分凸輪廓線為一段圓弧其半徑為 ，e=0。凸輪廓線的直角坐標(biāo)參數(shù)方程為: x = R sin y = R cos 式中 是圓弧上的點(diǎn)和原點(diǎn)之間的連線與 Y 軸的夾角。根據(jù)理論廓線在圖中的幾何關(guān)系可得： （7080）（3）回程部分:以下為回程運(yùn)動(dòng)方程： s=h1-(/ )+

14、sin(2/ )/(2)v=hcos(2/ )-1/ a=-2hsin(2/ )/ （4）近休止部分：運(yùn)動(dòng)到這一階段，推桿靜止，s=0,該部分凸輪的理論輪廓曲線為基圓的一部分圓弧。所以凸輪廓線的直角坐標(biāo)參數(shù)方程為： x = r0sin y = r0cos 式中 是圓弧上的點(diǎn)和原點(diǎn)之間的連線與 Y 軸的夾角，根據(jù)理論廓線在圖中的幾何關(guān)系，可得：所以有 x=r0sin(+) y=r0cos(+) （150360）3、 (1)凸輪基圓半徑（）的確定：我們選取凸輪基圓半徑r0=60mm，滾子半徑公式(0.10.15) r0，得出滾子半徑 9mm，根據(jù)方程，利用軟件編程，得出下圖。凸輪的形狀四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

15、分析決定采用proe5.0對(duì)運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，下圖為連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)曲線圖。搖桿4的角速度曲線如下圖所示搖桿4的角加速度曲線如下圖所示?；瑝K6的位移曲線如下圖所示滑塊6的速度曲線如下圖所示滑塊6的加速度曲線如下所示五、原動(dòng)件原則由轉(zhuǎn)速 n2=90r/min，電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)要盡量小，選用一般用途的電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)容量 Pmax=2.12kw ,Pw=Pmax/0.9=2.36 kw。工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速n2= 90r/min?？梢园锤骷?jí)齒輪傳動(dòng)比820，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍： n=i*n2=(815)*90=7201800 r/min。 考慮到總體選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列異步電動(dòng)

16、機(jī) Y80M1-4，其滿載轉(zhuǎn)速n=1390 r/min六、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇構(gòu)思一個(gè)合理的傳動(dòng)系統(tǒng)，它可將電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)（1390 r/min）變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的低速轉(zhuǎn)動(dòng)。構(gòu)思機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案時(shí)，能較為合理地分配各部分的傳動(dòng)比。傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配:由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：inm/nw nw90 nm=1390 i=15.44 一級(jí)傳動(dòng)比（皮帶傳動(dòng)）：i0=3由電動(dòng)機(jī)傳出的轉(zhuǎn)速為1390r/min，經(jīng)過(guò)皮帶輪減速度變?yōu)?63r/min，再經(jīng)過(guò)齒輪減速最后輸出的速度為90r/min。如下圖： 齒輪箱中齒輪的齒數(shù)Z1=24；Z2=80；Z3=40；Z

17、4=60； 根據(jù)傳動(dòng)比i14=所有從動(dòng)輪的齒數(shù)積/所有主動(dòng)輪的齒數(shù)積 所以，二級(jí)傳動(dòng)比(齒輪傳動(dòng)) i14=80x60/24x40=5所以總的傳動(dòng)比 i=3x5=15 nw=nm/i=1390/15=93 r/min且（93-90）/90100%=3.33% 在允許轉(zhuǎn)速偏差5% 內(nèi)，所以基本符合要求。七、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖八、設(shè)計(jì)總結(jié)從課題發(fā)下來(lái)到上交已經(jīng)過(guò)了這么長(zhǎng)時(shí)間了,在不斷的折磨中我終于把課程設(shè)計(jì)做完了，這其中經(jīng)歷了很多困難，從最開(kāi)始的什么都不知道，從哪下手該怎么下手都不知道，到現(xiàn)在慢慢弄懂了些，雖然沒(méi)有做的很好，但我自己努力了，先設(shè)計(jì)的是六桿機(jī)構(gòu)各桿件的長(zhǎng)度，通過(guò)上網(wǎng)找資料，借鑒別人的經(jīng)驗(yàn)很快的就把桿件的長(zhǎng)度給設(shè)計(jì)出來(lái)了，可是當(dāng)我看到凸輪的時(shí)候，有點(diǎn)懵了，學(xué)的東西都忘了，然后我又跑回去看書(shū)復(fù)習(xí)，種種速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律終于明白了什么意思，這部分最難的就是凸輪基圓半徑的選取，在就是MATLAB編程了，基圓的半徑都是開(kāi)始選取的時(shí)候以為有什么公式，結(jié)果做到最后還是自己隨便選取了一個(gè)最合適的值，通過(guò)這部分的設(shè)計(jì)，使得我對(duì)凸輪有了一個(gè)更加深層次的認(rèn)識(shí)，也使我對(duì)MATLAB有了一部分了解，設(shè)計(jì)完這部分之后就是各種軌跡曲線，速度曲線，加速度曲線的繪制，這部分內(nèi)容我是通過(guò)proe5.0來(lái)進(jìn)行模擬的，通過(guò)自己設(shè)計(jì)的尺寸，在proe5.0中畫(huà)出實(shí)體，然后利用proe5.0中的機(jī)構(gòu)模塊進(jìn)