機械原理課程設計——壓床機構(gòu)設計

1、Z S T UZhejiang Sci-Tech University機械原理課程設計說明書設計題目: 壓床機構(gòu)設計 專業(yè)班級： XXX 姓名學號： XXX 指導教師： XXX 完成日期： 2012年X月X日 目錄一. 設計要求-31. 壓床機構(gòu)簡介-32. 設計內(nèi)容-3(1) 機構(gòu)的設計及運動分折-3(2) 機構(gòu)的動態(tài)靜力分析-3(4) 凸輪機構(gòu)設計-3二壓床機構(gòu)的設計: -41. 連桿機構(gòu)的設計及運動分析-4(1) 作機構(gòu)運動簡圖-4(2) 長度計算-4(3) 機構(gòu)運動速度分析-5(4) 機構(gòu)運動加速度分析-6(5) 機構(gòu)動態(tài)靜力分析-8三凸輪機構(gòu)設計-11四飛輪機構(gòu)設計-12五齒輪機構(gòu)設

2、計-13六心得體會-14七、參考書籍 -14一、壓床機構(gòu)設計要求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.設計內(nèi)容：（1）機構(gòu)的設計及運動分折已知：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：設計連桿機構(gòu) , 作機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)12個位

3、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。作圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。（3）凸輪機構(gòu)構(gòu)設計已知：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

4、輪實際廓線。以上內(nèi)容作在2號圖紙上二、壓床機構(gòu)的設計1、連桿機構(gòu)的設計及運動分析設計內(nèi)容連桿機構(gòu)的設計及運動分析單位mm（º）mmr/min符號X1X2y'''HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/2（1） 作機構(gòu)運動簡圖：（2）長度計算：已知：X170mm，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°DE=DEDEE等邊三

5、角形過D作DJEE，交EE于J，交F1F2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ADC中，由余弦定理得：AC=m

6、mAC=mmAB=(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比例尺 0.05mm/(m/s)（3）機構(gòu)運動速度分析：已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時針 = ·lAB = 9.425×0.069015=0.650m/s =

7、+ 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· 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/s·0.01/0.05=0.200m/s·0.031/0.05mm0.620m/s·0.022/0.05mm0.440m/s0.18/0.314425=0.572rad/s (逆時針)0.60/0.140=4.290rad/s (順時針)0.20/0.0525=3.

8、809rad/s (順時針) 項目數(shù)值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s（4）機構(gòu)運動加速度分析：aB=12LAB=9.4252×0.069015=6.130m/s2anCB=22LBC=0.5722×0. 314425=0.103m/s2anCD=32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s2 anFE =42LEF=3.8092×0.0525=0.762m/s2= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD C

9、D BA BC CB選取比例尺a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多邊形圖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

10、/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2= atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2項目數(shù)值6.130 3.3005.000 3.2004.200 2.500 9.859 13.571單位m/srad/s（5）機構(gòu)動態(tài)靜力分析G2 G3G5FrmaxJs2Js3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=1600×4.200/9.8=685.714N（與as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040×2.500/9

11、.8=265.306N（與as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=840×3.200/9.8=274.286N（與aF方向相反）Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程）MS2=Js2*2=1.35×9.859=13.310N.m （順時針）MS3=Js3*3=0.39×13.571=5.293N.m （逆時針）LS2= MS2/FI2=13.310/685.714×1000=19.410mmLS3= MS3/FI3=5.293/265.306×1000=19.951mm2）計算各運動副的反作用力(1)分析構(gòu)件5對構(gòu)件

12、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= 1140.0N；F65=160.0NF43=F45（方向相反）(2)對構(gòu)件2受力分析對構(gòu)件2進行力的分析，選取比例尺F=20N/mm，作其受力圖桿2對B點求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0 864.222×120.2776+1600×1.6873- Ft32×314.425=0 Ft32= 339.1786N桿2對S2點求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12×&#

13、215;×157.2125=0Ft12=399.781N(3) 對構(gòu)件3受力分析對構(gòu)件2進行力的分析，選取比例尺F=0.05mm/N，作其受力圖桿3對點C求力矩得：Ft63*LCD F43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15º*LG3 =0Ft63×140-572.604××34.3066+ G3*COS15º*17=0Ft63=77.6N構(gòu)件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0則 Fn23=2401.0N ；Fn63=172.1N構(gòu)件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12

14、=0 則 Fn12=1752.458N ；F12=1798.258N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb F61=F21=1798.258N. Mb=F21* L =1798.258×67.3219×0.001=121.062N.m（逆時針）項目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63數(shù)值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.177.6單位NN.mN項目Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61數(shù)值3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0單位N三、凸輪機

15、構(gòu)設計符號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0 =650時，且00<<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當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=-2h2 sin(2/0)/ 0 2得當0 =750時，且00<<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段,當0 =750時,且>=37.50, 則有a

16、>=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0 =650時，且00<<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當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)40045050055600650S13.7015.9817.6218.5718.9419.00單位(mm)10001050110011501200125

17、013001350S19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.7614001450150015501600165017001750S8.245.823.712.060.920.0400單位(mm)凸輪廓線如下: 四、飛輪設計Mb123456789 10 11 12Nm-28.6-51.3-63.5-37.6-71.6-50.0-9.4-1.145.40.5251.5-160.4將各點的平衡力矩（即等效阻力矩）畫在坐標紙上，如下圖所示，平衡力矩所做的功可通過數(shù)據(jù)曲線與橫坐標之間所夾面積之和求得。依據(jù)在一個工作周期內(nèi)，曲柄驅(qū)動力矩（設為常數(shù)）所做的功等于阻力矩所做

18、的功，即可求得驅(qū)動力矩Md（常數(shù)）。在圖紙中，橫坐標為曲柄轉(zhuǎn)角，一個周期為2，將一個周期分為36等份；縱坐標軸為力矩。根據(jù)盈虧功的原理，求得各盈虧功，并根據(jù)圖紙上的能量指示圖，以曲柄的平均力矩為分界線，求出各區(qū)段盈虧功如下： W1=8.578 W2=-22.124 W3=1366.911 W4=-939.895 W5=8.750 W6=-3981.715 W7=647.629 W8=-2048.790 W9=4429.004 W10=-568.770 W11=1016.037 由此得到Wmax=W9=4429.004JF>=900Wmax/(2 *n2 *)JF= 1495.84 kg.

19、m2五、 齒輪機構(gòu)設計已知: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= 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: =1.390六、心得體會對于機械原理,我對其一直表示很害怕,因為我聽學長學姐說機械原理這門課很難學，很多人都掛在這上面了。因此，我在平時花費在機械原理的時間也比其他