機械原理課程設(shè)計——壓床機構(gòu)設(shè)計

1、.目錄一 壓床機構(gòu)設(shè)計要求21.壓床機構(gòu)簡介22.設(shè)計內(nèi)容23.設(shè)計數(shù)據(jù)3二 機械機構(gòu)簡圖4三 機構(gòu)速度運動分析6四 加速度分析8五 機構(gòu)動態(tài)靜力分析10六 計算各運動服的反作用力111對構(gòu)件5受力分析112對構(gòu)件2受力分析123對構(gòu)件3受力分析134曲柄的力矩14七 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計14八 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計16 一 壓床機構(gòu)設(shè)計要求1.壓床機構(gòu)簡介圖96所示為壓床機構(gòu)簡圖。其中，六桿機構(gòu)ABCDEF為其主體機構(gòu)，電動機經(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，六桿機構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運動。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

2、另一端裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副用的油泵凸輪。 2.設(shè)計內(nèi)容（1）機構(gòu)的設(shè)計及運動分折已知：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)計連桿機構(gòu) , 作機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)12個位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運動線圖。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。（2）機構(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)，阻力線圖(圖97)以及連桿機構(gòu)設(shè)計和運動分析中所得的結(jié)果。要求：確定機構(gòu)一個位置的各運動副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作

3、圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。（3）凸輪機構(gòu)構(gòu)設(shè)計已知：從動件沖程H，許用壓力角 推程角。，遠休止角，回程角'，從動件的運動規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。要求：按確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑。選取滾子半徑r，繪制凸輪實際廓線。以上內(nèi)容作在2號圖紙上3.設(shè)計數(shù)據(jù)二 機械機構(gòu)簡圖 (uL=0.002m/mm)已知：X170mm，（uv=0.002m/mm）X2200mm，Y310mm， 60°，120°，H210mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由條件可得；EDE=60

4、°DE=DEDEE等邊三角形過D作DJEE，交EE于J，交FF于HJDI=90°HDJ是一條水平線，DHFFFFEE過F作FKEE 過E作EGFF，F(xiàn)KEG在FKE和EGF中，KEGF，F(xiàn)E=EF, FKE=EGF=90°FKEEGFKE= GFEE=EK+KE', FF=FG+GFEE=FF=HDE'E是等邊三角形DE=EF=H=210mm EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=140mm連接AD,有tanADI=X1/Y=70/310又AD=mm在三角形ADC和A

5、DC中，由余弦定理得：AC=（CD2+AD2-2AD*CD*COS(120O-12.72O)=383.44mmAC=（CD2+AD2-2AD*CD*COS(60O-12.72O)=245.41mmAB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC)/2=314.425mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm由上可得： ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm三 機構(gòu)速度運動分析 （uv=0

6、.01m/s/mm）已知：n1=90r/min；1 = rad/s = =9.425 逆時針vB = ·LAB = 9.425×0.069015=0.650m/s VC = VB + VCB 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BCVCuv· 0.26m/sVCBuv· 0.64m/sVEuv· 0.39m/sVF uv· 0.30m/sVFEuv·0.18m/sVS2uv·0.32m/sVS3uv·0.195m/s 2VC/LBC2.04rad/s (逆時針) 3VC/LCD1.86 rad/s（順

7、時針） 4VFE/LEF3.43 rad/s（順時針）項目VBVCVEVFVS2VS3數(shù)值0.6500.260.390.300.320.1959.4252.041.863.43單位m/sRad/s 四 加速度分析 (ua=0.01m/s/mm)aB=12* LAB=9.43×9.43×0.069=6.140m/s2anCB=22*LBC=2.04×2.04×0.314=1.31m/s2anCD=32*LCD=1.86×1.86×0.14=0.48m/s2 anFE =42*LEF=3.43×3.43×0.525=6

8、.18m/s2 Ac = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大?。?？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CBaC=ua·ac=4.2m/s2aE=ua·e=6.3m/s2atCB=ua·bc =2.4m/s2atCD=ua·ac=4.2m/s2 aF = aE + anEF + atEF大小： ? ?方向： FE EFaF=ua·af=10.5m/s2as2=ua·as2=5.0m/s2as3=ua·as3=3.15m/s2= atCB/LCB=2.4/0.3144=7.63m/s2= at

9、CD/LCD=4.2/0.14=30 m/s2項目數(shù)值6.14 4.26.310.55.03.157.6330單位m/srad/s五 機構(gòu)動態(tài)靜力分析 G2 G3G5 QmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39單位 N Kg.m21）各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=800N（與as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=327.6N（與as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=882N（與aF方向相反）MS2=Js2*2=1.35×7.63=10.3N.m （順時針）MS3=Js3*3=0.39

10、×30=11.7N.m （逆時針）LS2= MS2/FI2=10.3/800×1000=12.9mmLS3= MS3/FI3=11.7/327.6×1000=35.7mm 六 計算各運動服的反作用力(1) 對構(gòu)件5受力分析對構(gòu)件5進行力的分析，選取比例尺F=20N/mm，作其受力圖構(gòu)件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0則F45= 1760N；F65=440NF43=F45（方向相反）(2) 對構(gòu)件2受力分析桿2對B點求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0LI2=20mm L2=46mm LBC=314.4mm Ft32=351

11、.15桿2對S2點求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12×157.2-800×12.9-351.15×157.2=0Ft12=416.8N(3) 對構(gòu)件3受力分析桿3對點C求力矩得：Ft63*LCD F43*LEC+G3*LGC=0L3=30.8mm LI3=0.7mm L=53mmFt63=432.688N構(gòu)件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0則 Fn23=3040N ；Fn63=1620N(4) 曲柄的力矩構(gòu)件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 則F

12、12=400N求作用在曲柄AB上的平衡力矩MB MB=Ft21* LAB =389N×69.015×0.001=26.85N.m七 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計符號hs單位mm（0）方案31930653575有基圓半徑R0=40mm e=8mm 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，且00<<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當(dāng)0 =650時,且>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運動方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 在回程階段，由a=-2h2sin(2/0)

13、/ 0 2得當(dāng)0 =750時，且00<<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段,當(dāng)0 =750時,且>=37.50, 則有a>=0,即該過程為加速回程段所以運動方程S=h1-(/0)+sin(2/0) /(2)當(dāng)0 =650時，且00<<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當(dāng)0 =650時,且>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運動方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 0050100150200250300350S00.060.431.383.025.308.0510.95單位(mm

14、)40045050055600650S13.7015.9817.6218.5718.9419.00單位(mm)10001050110011501200125013001350S19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.7614001450150015501600165017001750S8.245.823.712.060.920.0400單位(mm)凸輪廓線八 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計已知:齒輪,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪與曲柄共軸。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)計算后取變位系數(shù) ：x5=0.393 mm > 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=