機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)壓床機(jī)構(gòu)

1、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)書系 主 任：期：機(jī)電學(xué)院 機(jī)制 系學(xué)生班級： 2010材成1、2、3 班設(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。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)

2、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

3、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： 12.19 12.20 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： 日 期：目錄1. 設(shè)計(jì)要求 11.1壓床機(jī)構(gòu)簡介-11 .2設(shè)計(jì)內(nèi)容22- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2凸輪機(jī)構(gòu)

4、設(shè)計(jì) 222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 222 . 1 . 2 長 度 計(jì) 算機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度分析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

5、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：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、ef de，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。已知：各構(gòu)件的重量

6、 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 9 7）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.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。min。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選取

7、滾子半徑 r g，繪制凸輪實(shí)際廓線已知：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,x 2, 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（o）mmr/min符號x1x2yhce/cdef/den1bs2/bcds3/de3'3''數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/21. 已知： x170mmx2200mm，y310mm3'

8、; 60°， 3'' 120h 210mmce/cd=1/2, ef/de=1/4由條件可得； e1de2=60°de2=de1de1e2等邊三角形過d作dje1e2，交e1e2于j，交 f1f2于h de1=de2 e1de2=60° jde1=30°又 3' 60jdi=90°hdj是一條水平線，dhf1f2f1f2e1e2過 f2作 f2ke1e2 過e1作 e1gf1f2，f2ke1g在f2ke2和e1gf1中，kf2ge1，f2e2=e1f1,f1ke1=e2gf2=90°f1ke1e2gf2ke2=

9、 gf1 e1e2=e2k+ke1, f 1f2=f1g+gf2e1e2=f1f2=hde1e2是等邊三角形 de2=f1f2=h=210mm de=210mmef/de=1/4, ce/cd=1/2ef=de/4=210/4=52.5mm cd=2*de/3=2*210/3=140mm 連接 ad,有 tan adi=x1/y=70/310在三角形 adc和 adc'中，由余弦定理得：ac2= cd2 ad2 2ad.cd cos(1200 ) =383.44mm2 2 0ac1= cd2 ad2 2 ad.cd cos(600 ) =245.41mmab=(ac2-ac1)/2=

10、69.015mm bc=(ac1+ac2)/2=314.425mmbs2/bc=1/2ds 3/de=1/2bs2=bc/2=157.21 mmds3=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n11 ?2rad/s =90?26060=9.425 rad/s逆時(shí)針vb =1·l ab = 9.425 × 0.069015=0.650m

11、/svc=vb +vcb大小 ?0.65 ?方向 cdabbc選取比例尺 v=0.004m/(mm/s) ，作速度多邊形圖7 速度多邊形vc uv · pc 0.03/0.05=0.600m/svcb uv · bc 0.009/0.05=0.180m/sve uv · pe 0.45/0.05=0.900m/svf uv · pf 0.44/0.05=0.880m/svfe uv · ef 0.01/0.05=0.200m/svs2 uv · ps2 0.031/0.05mm0.620m/svs3 uv · ps3 0.0

12、22/0.05mm0.440m/svcb2l bc0.18/0.314425=0.572rad/s （逆時(shí)針)3 vc 0.60/0.140=4.290rad/s （ 順時(shí)針） lcd4 vfe 0.20/0.0525=3.809rad/s （順時(shí)針）lefab=0.069015=6.130m/s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/s12lab=9.4252×2ancb=22lbc=0.5722× 0. 314425=0.103m/sancd=32lcd=4.2902

13、15;0.14=2.577m/s42lef=3.8092×0.0525=0.762m/sn t t n c = a cd+ a cd= a b + a cb + a cb大小：？ ？ ？ na fe =方向： ？ c d cd ba bc c b選取比例尺 a=0.04m/ (mm/s 2), 作加速度多邊形圖圖 8 加速度多邊形圖ac=uaae=ua2p' c' =0.0033/0.01=3.300m/s 22ta cb=ua=0.031/0.01=3.100m/s 2tat cd= u an" c ' =0.019/0.01=1.900m/s 2

14、afntef + a ef大小：方向： feefp' e' =0.05/0.01=5.000m/s 2af=0.032/0.01=3.200m/sas2=0.042/0.01=4.200m/sas3=0.025/0.01=2.500m/st22= a tcb/l cb=3.100 /0.314425=9.859 m/s 2t23= a tcd/l cd=1.900/0.14=13.571 m/s 2表 4 加速度表項(xiàng)目數(shù)值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.571單位m/s 2rad/s 23、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)表 5 凸輪參數(shù)符號hs單位mm

15、（0）方案 319306535752).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) =27.5 0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=16mmvhwsin( / 0)/2 0a2 2 22hw2 cos( / 0)/2 02(4-3a)sh1 cos( / 0)/2sh1 cos( / 0')/2vhw sin( / 0')/2 '( 4-3b)

16、a22hw2 2 cos( / 0')/2 0'再利用公式（ 4-13） 和 （4-12） 可求的凸輪的基圓半徑 r 0=40mm(4-13)22r 0 (ds/d e)/ tan s)2 e2r t 0.4r 0 (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 =65 0時(shí)，且 00<<32.50,則有 a>=0,即該過程為加速推程段 當(dāng)0 =65 0時(shí),且 >=32.5 0, 則有 a<=0,即該過程為減速推程段 所以運(yùn)動方程 s=h ( /0) -s

17、in(2 / 0)/(2 )2 ' ' 2 在回程階段，由 a=-2h2 sin(2 / 0')/ 0' 2得當(dāng)0' =75 0時(shí)，且 00<<37.5 0, 則有 a<=0,即該過程為減速回程段 當(dāng)0' =750時(shí),且>=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 =65 0時(shí)，且 00<<32.50,則有 a>=0,即該過程為加速推程段 當(dāng)0 =65 0時(shí),且 >=32.5 0, 則有

18、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 )表 6 凸輪位置數(shù)據(jù)0050100150200250300350s00.060.431.383.025.308.0510.95單位(mm)400045050055600650s13.7015.9817.6218.5718.9419.00單位(mm)10001050110011501200125013001350s19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.76140001450015000155001600016500170001750s8.245.823.7

19、12.060.920.0400單位(mm)凸輪廓線如下 :(b)a)圖9 (a) 凸輪輪廓圖 (b) 位移和角度關(guān)系圖4. 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知:齒輪 z5 11,z6 32,分度圓壓力角20o ,模數(shù)m 6 ,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪 z 6與曲柄共軸。由于其中一齒輪齒數(shù)小于 17，要避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)，必要增大其中心距，取 a'=130mm求, 得 '=21,142 °經(jīng)計(jì)算后取變位系數(shù) ：x5=0.393 mm > xmin 5=0.3529 mmx6=-0.222 mm > xmin 6=-0.8824 mm分度圓直徑：d5

20、=m* z5 =66.0mmd6=m* z 6=192.0mm基圓直徑：db5= d 5*cos =62.024mmdb6= d 6*cos = db6=180.433mm齒厚：s5 =( /2 2x* tan )*m= 10.961mms6=( /2 2x* tan )*m= 8.628 mm齒頂高：ha5=(h*a +x 5 )*m=8.329mmha6=(h*a +x6)*m = 4.642mm 齒底高：h f 5 =( h *a +c* - x 5 )*m=4.62mm h f 6 =( h *a +c* - x 6 )*m=8.829mm 齒頂圓直徑和齒底圓直徑： d a5 = d 5+ 2h a5=83.618mm df5= d 5-2h f 5 =56.675mm da6= d 6 +2h a6 =200.325 mm df6= d 6-2h f 6 =173.382mm 重合度:) =1.3901,2 z5 (tan a5 tan ) z6 (tan a6 tan5心得體會做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是第一