機(jī)械原理 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題 目 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 學(xué) 院 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 對(duì)口機(jī)設(shè)1301班 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 2013030039 指導(dǎo)教師 周興宇 二一五年七月五日工學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審表學(xué)生姓名專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)2013級(jí)學(xué)號(hào)2013030039設(shè)計(jì)題目壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)分權(quán)值評(píng)定成績(jī)業(yè)務(wù)水平有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)；能正確設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，正確計(jì)算課程設(shè)計(jì)中所需數(shù)據(jù)，合理設(shè)計(jì)課題規(guī)定工序所需夾具。獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題；能正確處理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。40

2、課程設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙）質(zhì)量論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；設(shè)計(jì)方法正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；圖紙繪制符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確；工作中有創(chuàng)新意識(shí)；對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。30工作量、工作態(tài)度按期完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿，難度較大；工作努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。10答辯能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題；綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理。20合計(jì)100指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)目 錄1 前言- 1 -2 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求- 2 -2.1 壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1- 2 -2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)- 2 -

3、2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容- 3 -2.3.1 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折- 3 -2.3.2 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析- 3 -2.3.3 凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)- 3 -3 壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)- 5 -3.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制- 5 -3.1.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 5 -3.1.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制- 7 -3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析- 7 -3.3 機(jī)構(gòu)加速度分析- 9 -3.4 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析- 10 -4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 14 -4.1 從動(dòng)件位移曲線確定- 14 -4.2 凸輪輪廓繪制- 15 -5 結(jié)論- 16 -致 謝- 17 -參考文獻(xiàn)- 18 -1 前言機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第

4、一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和對(duì)工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門(mén)課程。其基本目的在于：（1）進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問(wèn)題的能力。（2）使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析設(shè)計(jì)有一較完整的概念。（3）使學(xué)生得到擬定運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計(jì)選型與組合以及確定傳動(dòng)方案的能力。（4）通過(guò)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù)資料的能力。（5）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考與分析問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力。本次的課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)了大部

5、分專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們對(duì)幾年來(lái)所學(xué)的各科課程的一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、查資料的能力，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。2 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求2.1 壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1如圖2.1所示為壓床主體機(jī)構(gòu)。其中，六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器的三對(duì)齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使導(dǎo)桿

6、機(jī)構(gòu)的滑塊5克服阻力Fr而運(yùn)動(dòng)。為了減小主軸的速度波動(dòng)，在曲柄軸A的另一端裝有供潤(rùn)滑導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副用的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。圖2.1 壓床主體機(jī)構(gòu)2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表2.1所示。表2.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)題目符號(hào)數(shù)據(jù)單位導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析50mm14022060120150mm100導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析660N4403000.280.0854000N凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)h17mma30d055d0125d0852.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容2.3.1 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3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CE/CD、EF/DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。

7、要求：設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面的動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫(huà)在l號(hào)圖紙上。2.3.2 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1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（略去不計(jì))，阻力線圖(如圖2.2)以及導(dǎo)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：確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫(huà)在運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上。2.3.3 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d0，遠(yuǎn)休止角d01，回程角d0，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

8、半徑。選取滾子半徑r，繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容做在1號(hào)圖紙上。圖2.2 壓床阻力線圖3 壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制3.1.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3.1所示，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。表3.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)單位mm（）mmr/min符號(hào)X1X2HHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)50140150601201501/21/41001/21/2圖3.1 壓床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖根據(jù)壓床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖對(duì)各構(gòu)件尺寸進(jìn)行計(jì)算。已知：X150mm，X2140mm，Y220mm，60，120，H150mm，C/CD=1/2, F/D=1/2,

9、BS2/BC=1/2, DS3/D=1/2。由條件可得；DE=60D=DEDE等邊三角形 過(guò)D作DJE，交E于J，交F1F2于HJDI=90HDJ是一條水平線，DHFFFFE過(guò)F作FKE 過(guò)E作EGFF，F(xiàn)KEG在FK和EGF中，KGF，F(xiàn)=EF, FKE=EGF=90FKEGFK= GFE=K+KE, FF=FG+GFE=FF=HDE是等邊三角形D=F=H=150mm F/D=1/2, C/CD=1/2 F=D/4=150/4=37.5mm CD=2*D/3=2*150/3=100mm連接AD,有tanADI=X1/Y=140/220=12.8又AD=X2+Y2=502+2202=225.6

10、mm在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得： AC=CD2+AD2-2ADCDcos(120-12.8)=272.4mmAC=CD2+AD2-2ADCDcos(60-12.8)=173.80mmAB=(AC-AC)/2=49.3mm BC=(AC+AC)/2=223mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=223/2=111.5mm DS3=D/2=150/2=75mm通過(guò)以上計(jì)算可得連桿各構(gòu)件的尺寸如表3.2所示。表3.2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸ABBCBS2CDDEDS3EF49.3mm223mm111. 5mm100mm150mm75mm37.5mm3.1.2 機(jī)構(gòu)

11、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制根據(jù)計(jì)算結(jié)果，做機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3.2所示。圖3.2 壓床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析已知：n1=100r/min；1=n1602 rad/s=10.47 rad/s vB=1LAB=10.470.0493=0.516m/s大小 ? ?方向 CD AB BC選取比例尺=0.005（m/s）/mm，作速度多邊形如圖3.3所示。圖3.3 壓床機(jī)構(gòu)速度多邊形 VC=V*pc=0.00599=0.496m/s VCB=V*bc=0.0055=0.025m/s VE=3*lde=4.960.15=0.744m/s 大小 ? ?方向 /導(dǎo)路 ED FE VF=V*pf=0.005150

12、=0.75m/s VFE=V*fe=0.0056=0.03m/s VS2=V*ps2=0.00598=0.49m/s VS3=V*ps3=0.00574.4=0.372m/s2=VBCLBC=0.11rad/s 3=VCLCD=0.496rad/s 4=VEFLEF=0.8rad/s 計(jì)算得出機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件速度如表3.3所示。表3.3 構(gòu)件速度參數(shù)項(xiàng)目VBVCVEVF1234數(shù)值0.541450.4960.7440.7510.470.114.960.8單位m/srad/s3.3 機(jī)構(gòu)加速度分析由構(gòu)件速度參數(shù)得： ac = aCDn + aCDt = aB + aCBn + aCBt 大小 ? ?

13、 ?方向 ? CD CD BA CB BC aB=12*lAB=10.4720.0493=5.4m/s2 3=aBpb=5.4150=0.036m/s2 aCBn=22*lCB=0.1120.223=0.0027m/s2 aCDn=32*lCD=4.9620.1=2.46m/s2 aEFn=42*lEF=0.820.0375=0.24m/s2 aF = aE + aFEn + aFEt 大小 ? ?方向 FE EF選取比例尺=0.036（m/s）/mm，作加速度多邊形如圖3.4所示。圖3.4 壓床機(jī)構(gòu)加速度多邊 aC=a*c=0.03667=2.412m/s2 aCBt=a*cb=0.0368

14、3=2.988m/s2 aCDt=a*cc=0.0363=0.108m/s2 aE=32*lde=4.9620.15=3.96m/s2 aF=a*f=0.036114=4.104m/s2 aS2=a*s2=0.036109=3.924m/s2 as3=a*s3=0.03652=1.872m/s2 2=aCBtLCB=2.9880.223=13.39rad/s2 3=aCDtLCD=0.1080.1=1.08rad/s2計(jì)算得機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件加速度如表3.4所示。表3.4 構(gòu)件加速度參數(shù)項(xiàng)目aBaCaEaFaS2aS323數(shù)值5.42.4123.694.1043.9241.87213.391.08單

15、位m/srad/s3.4 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析參數(shù)如表3.5所示。表3.5 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析參數(shù)G2G3G5FrmaxJS2JS3數(shù)值66044030040000.280.085單位NKg.m2各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩如下： FI2=-m2as2=G2*aS2/g=6603.924/9.8=264.27N FI3=-m3as3=G3*aS3/g=4401.72/9.8=84N FI5=-m5aF=G5*aF/g=3004.104/9.8=125.63N Fr=400N MI2=-JS2*2=0.2813.39=3.75N/m MI3=-JS3*3=0.0851.08=0

16、.0918N/m Ls2=MI2/FI2=14mm Ls3=MI3/FI3=1.09mm（1）求構(gòu)件4、5每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的反力。選取比例尺=10N/mm，作其受力及力多邊形如圖3.5圖3.5 構(gòu)件4、5受力及力多邊形圖3.5 構(gòu)件4、5受力及力多邊形列平衡方程：F54+F65+FI5+G5+Fr=0則F45=270N； F65=70N（2）求構(gòu)件2、3每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的反力。F45=F34（方向相反）桿2對(duì)C點(diǎn)求力矩，可得： F12t*LBC-G2*LG2-FI2*LFI2=0 解得F12t=115.54N對(duì)桿3進(jìn)行分析，對(duì)C點(diǎn)求力矩,可得： F63t*LCD-G3*LG3-F43*L43=0解得F63

17、t=20.16N對(duì)桿2、3整體受力分析，選取比例尺=10N/mm，作其受力圖如圖3.6所示。圖3.6 構(gòu)件2、3受力及力多邊形由圖可得: F12n=1073=730N F63n=1044=440N F12=1076=760N F63=1046=460N（3）求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb。曲柄AB受力分析如圖3.7所示。圖3.7 曲柄AB受力分析F61=-F21 =760NMb=F21* L =7600.0493=37.468Nm由上述計(jì)算可得機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件受力情況如表3.6所示。表3.6 壓床機(jī)構(gòu)各構(gòu)件受力情況項(xiàng)目數(shù)值2642784.04125.633.750.091837.46844020

18、.16單位NN/mN項(xiàng)目數(shù)值730115.542702702707016051605單位N4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 從動(dòng)件位移曲線確定凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表4.1所示。表4.1 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)符號(hào)h單位mm（）數(shù)值1730552585圖4.1 諾謨圖由圖4.1所示的諾謨圖可得H/r 0=0.45， 即 r 0=H/0.45=17/0.45=37.778mm取r0=38mm；r1=4mm.選取比例尺=0.0005m/mm，繪制從動(dòng)件位移曲線如圖4.2所示。v圖4.2 從動(dòng)件位移曲線4.2 凸輪輪廓繪制根據(jù)圖4.2所示凸輪從動(dòng)件位移曲線，繪制凸輪輪廓曲線如圖4.3所示。圖4.3 凸輪輪廓曲線5 結(jié)論對(duì)于機(jī)械原理,我對(duì)其一直表示很害怕,因?yàn)槲衣?tīng)學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐說(shuō)機(jī)械原理這門(mén)課很難學(xué)，很多人都掛在這上面了。因此，我在平時(shí)花費(fèi)在機(jī)械原理的時(shí)間也比其他課多很多，期末考試成績(jī)也不錯(cuò)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)這是我入大學(xué)的一次做課程設(shè)計(jì)。開(kāi)始我不知道什么是課程設(shè)計(jì)，因此有些茫然和不知所措，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時(shí)完成了設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)很深，也學(xué)到了很多新東西?！凹埳系脕?lái)終覺(jué)淺，覺(jué)知此事要躬行”，不經(jīng)過(guò)實(shí)踐，我們又怎么能將書(shū)里的知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系在一起。在這次課程設(shè)計(jì)中，充分利用了所學(xué)的機(jī)械原理知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和運(yùn)動(dòng)分析，選用合理的分析方案，從而設(shè)計(jì)出比較合理的機(jī)構(gòu)來(lái)。這次