壓床機構(gòu)設計-機械原理課程設計說明書

1、壓床機構(gòu)設計說明書班級:XXXX學號:XXX姓名：XX完成日期:XXXX年XX月壓床機構(gòu)設計、壓床機構(gòu)簡介21 .壓床機構(gòu)簡介22 .設計內(nèi)容3(1)機構(gòu)的設計及運動分折3(2)凸輪機構(gòu)構(gòu)設計3二、執(zhí)行機構(gòu)的選擇4方案一4(1)運動分析4(2)工作性能4(3)機構(gòu)優(yōu)、缺點5方案一5(1)運動分析5(2)工作性能6(3)機構(gòu)優(yōu)、缺點6ri*八方案二6(1)運動分析7(2)工作性能7(3)機構(gòu)優(yōu)、缺點7選擇方案7三、主要機構(gòu)設計81、連桿機構(gòu)的設計82、凸輪機構(gòu)設計8四、機構(gòu)運動分析13五、原動件原則16六、傳動機構(gòu)的選擇16七、運動循環(huán)圖18八、設計總結(jié)19九、參考文獻20壓床機構(gòu)設計、壓床機構(gòu)

2、簡介1.壓床機構(gòu)簡介壓床機械是被應用廣泛的鍛壓設備它是由六桿機構(gòu)中的沖頭（滑塊）向下運動來沖壓機械零件的。其執(zhí)行機構(gòu)主要由連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)組成。圖1為壓床機械傳動系統(tǒng)示意圖。電動機經(jīng)聯(lián)軸器帶動三級齒輪減速傳動裝置后，帶動沖床執(zhí)行機構(gòu)（六桿機構(gòu)，見圖2）的曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿，搖桿帶動沖頭（滑塊）上下往復運動，實現(xiàn)沖壓零件。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副的油泵凸輪機構(gòu)。電機執(zhí)行機構(gòu)傳動裝置U75H025目t>s*Ha）機械系統(tǒng)示意圖匕）沖頭阻力曲燃圖搖桿從動件X藍桿執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖壓床機構(gòu)設計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4的上、下

3、極限角，滑塊的沖程H,比值CB/BO4、CD/CO4,各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。要求：將連桿機構(gòu)放在直角坐標系下，編制程序，并畫出運動曲線，打印上述各曲線圖。(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2和連桿5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：通過建立機構(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。萬果G3G4G6FmaxJs3Js4值72kg50kg40kg4200N0.35kg.m20.22kg.m2(2)凸輪機構(gòu)構(gòu)設計已知：從動件沖程H,許用壓力角a.推程角

4、8。，遠休止角8?回程角8',從動件的運動規(guī)律見表3,凸輪與曲柄共軸。要求：根據(jù)給定的已知參數(shù)，確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，并將運算結(jié)果寫在說明書中。將凸輪機構(gòu)放在直角坐標系下，編制程序畫出凸輪機構(gòu)的實際廓線，打印出從動件運動規(guī)律和凸輪運動仿真模型。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X1X2y1pIIpHCB/BO4CD/CO4n1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)30140160601201501/21/4901/21/2表3壓床機構(gòu)設計二、執(zhí)行機構(gòu)的選擇方案一(1)運動分析該執(zhí)行機構(gòu)中不考慮凸輪機構(gòu)，活動構(gòu)件數(shù)n=5,低副數(shù)目Pl=7,高副數(shù)目Ph=0,不存在虛

5、約束等，由以上條彳可知機構(gòu)自由度F=1,機構(gòu)具有確定的自由度。電動機通過減速傳動機構(gòu)(齒輪傳動)帶動原動件曲柄1做勻速圓周運動，原動件曲柄1帶動連桿2運動，連桿2帶動擺桿5和連桿4運動，從而使滑塊4在豎直方向上做往復運動，從而實現(xiàn)壓壓床的功能。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副的油泵凸輪機構(gòu)。(2)工作性能曲柄1做勻速圓周運動，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)生運動，從而使滑塊3速度變化，由于該機構(gòu)不存在急回運動，使得滑塊工作時的速度比較慢。在壓床工作時，要實現(xiàn)機構(gòu)的往返運動，必須給曲柄增加一個力才能使其正常工作，在工作行程中，連桿2、4,

6、擺桿5,曲柄1也受到滑塊3的反作用力各桿受力彎曲，對各桿的彎曲強度要求比較高，特別是桿2。壓床機構(gòu)設計(3)機構(gòu)優(yōu)、缺點優(yōu)點：該機構(gòu)在設計上不存在影響機構(gòu)運動的死角，機構(gòu)在運轉(zhuǎn)工程中不會因為機構(gòu)本身的問題而突然停下來。機構(gòu)使用凸輪和連桿機構(gòu)，設計簡單，維修、檢測都很方便。該機構(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)濟效益。缺點：機構(gòu)傳遞運動的構(gòu)件過多，而且對各構(gòu)件的強度要求相對較高，尤其是桿件2,不適用與較高的載荷。結(jié)構(gòu)過于分散，不能以較小的力獲得較大的效果。機構(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il(1)運動分析該執(zhí)行機構(gòu)中不

7、考慮凸輪機構(gòu)，活動構(gòu)件數(shù)n=5,低副數(shù)目Pl=7,高副數(shù)目Ph=0,由以上條件可知機構(gòu)自由度F=1,機構(gòu)具有確定的自由度。電動機通過減速傳動機構(gòu)(齒輪傳動)帶動原動件曲柄1做勻速圓周運動，原動件曲柄1帶動連桿2運動，連桿2帶動擺桿3運動,滑塊5在擺桿3上滑動，滑塊,5和滑塊4通過轉(zhuǎn)動副相連接，從而使滑塊4在豎直方向上做往復運動，從而實現(xiàn)壓壓床的功能。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副的油泵凸輪機構(gòu)。壓床機構(gòu)設計(2)工作性能曲柄1做勻速圓周運動，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)生運動，從而使滑塊4、5速度變化。在壓床工作時，要實現(xiàn)機構(gòu)的往返運動，必

8、須給曲柄增加一個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，對各桿的彎曲強度要求比較高，特別是桿3。(3)機構(gòu)優(yōu)、缺點優(yōu)點：(1)該機構(gòu)在設計上不存在影響機構(gòu)運動的死角，機構(gòu)在運轉(zhuǎn)工程中不會因為機構(gòu)本身的問題而突然停下來。機構(gòu)使用凸輪和連桿機構(gòu)，設計簡單，維修、檢測都很方便。(2)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效果好，機構(gòu)運動過程中有急回運動，能獲得較大的效率。缺點：(1)機構(gòu)對滑塊5和擺桿的要求較高，對滑塊5工作表面的摩擦系數(shù)要求比較高，對擺桿3的抗彎強度要求比較高，不適用于較高載荷。(2)該機構(gòu)所占的空間比較大。方案三壓床機構(gòu)設計(1)運動分析該執(zhí)行機構(gòu)中不

9、考慮凸輪機構(gòu)，活動構(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，由以上條彳可知機構(gòu)自由度F=1,機構(gòu)具有確定的自由度。電動機通過減速傳動機構(gòu)(齒輪傳動)帶動原動件曲柄1做勻速圓周運動，原動件曲柄1帶動連桿2運動，連桿2帶動擺桿3運動，擺桿3帶動連桿4,從而使滑塊,5在豎直方向上做往復運動，從而實現(xiàn)壓壓床的功能。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副的油泵凸輪機構(gòu)。(2)工作性能曲柄1做勻速圓周運動，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的運動而運動，從而帶動連桿4的角度變化，從而使滑塊5速度變化，由于該機構(gòu)存在急回運動，使得滑塊工作時的速度比較快。在壓

10、床工作時，要實現(xiàn)機構(gòu)的往返運動，必須給曲柄增加一個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，對各桿的彎曲強度要求比較高。(3)機構(gòu)優(yōu)、缺點優(yōu)點：(1)該機構(gòu)在設計上不存在影響機構(gòu)運動的死角，機構(gòu)在運轉(zhuǎn)工程中不會因為機構(gòu)本身的問題而突然停下來。機構(gòu)使用凸輪和連桿機構(gòu)，設計簡單，維修、檢測都很方便。(2)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效果好，機構(gòu)運動過程中有急回運動，能獲得較大的效率。(3)加工制造簡單，成本小，載荷沖擊較大，可以小批量生產(chǎn)，使用壽命長缺點：機械本身不可避免的存在一些問題。選擇方案設計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

11、曲柄，綜合比較上訴三種方案的優(yōu)缺點，考慮各種因素，最后選擇方案三為設計方案。壓床機構(gòu)設計三、主要機構(gòu)設計1、連桿機構(gòu)的設計由圖可知DDi=150mmACCiO4為等邊三角形四邊形CCiDiD為平行四邊形CO4=CiO4=CCi=DDi=150mmCD=0.25CO4=37.5mm-.03=304/2，BO4=i00tan/O2O4E=0.i875=>ZO2O4E=i0.62°/BiO4O2=49.38°O2O4=i63mm2BO4*O2O4*cos/BiO4O2=BO42+O2O42-BiO22=>BiO2=i23.87mm2BO4*O4O2*COS/BO4O2

12、=BO42+O4O22-BO22=>BO2=2i7.68mm=>02A=(O2B-O2Bi)/2=46.905mmAB=O2A+O2Bi=i70.775mm四桿長度：02A=46.905mmAB=i70.775mmBO4=i00mmCD=37.5mmBC=50mm2、凸輪機構(gòu)設計凸輪機構(gòu)的設計及其運動曲線采用的是軟件編程制作，按照選擇數(shù)據(jù)的設計要求推動從從動件8的推、回程運動規(guī)律均為正弦運動。正弦運動既無剛性沖擊又無柔性沖擊所以我們即按其正弦規(guī)律進行設計。解析法設計凸輪，需要求出凸輪輪廓曲線的解析函數(shù)式。盤形凸輪輪廓曲線是一種平面曲線，通?？捎弥苯亲鴺藖砻枥L。按”確定凸輪機構(gòu)的基本

13、尺寸求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑，pmin,選取滾子半徑rr。下面按照給定已知條件來設計該凸輪的輪廓曲線。符號Ha6060i60/單位mm(0)值203070i070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軸的原點。Y軸與推桿軌道，平行且指向上方。因為理論廓線由推程、遠休止、回程和近休止四部分組成，所以輪廓的直角坐標方程也分四段求出。壓床機構(gòu)設計（1）推程部分：在此階段作等加速度上升。以下為運動位移方程：s=h（6/60）-sin（2兀6/60）/（2兀）v=hco1-cos（2兀6/6。）/6。a=2兀h*sin（2兀6/6。）/甑由題意得h=206。=70°

14、（2）遠休止部分：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R，（ss。）2e2,e=0o凸輪廓線的直角坐標參數(shù)方程為：x=Rsin?y=Rcos?式中？是圓弧上的點和原點之間的連線與Y軸的夾角。根據(jù)理論廓線在圖中的幾何關(guān)系可得：,earctanR工=盤sin（殲p）（70°<5<80o）（3）回程部分：以下為回程運動方程：s=h1-（6/組）+sin（2兀6/困）/（2兀）v=hcocos（2兀6甌）-1/昉a=-2兀h'sinQ冗6/）/%（4）近休止部分：運動到這一階段，推桿靜止，s=。,該部分凸輪的理論輪廓曲線為基圓的一部分圓弧。所以

15、凸輪廓線的直角坐標參數(shù)方程為：x=rosin?y=r0cos?式中？是圓弧上的點和原點之間的連線與Y軸的夾角，根據(jù)理論廓線在圖中的幾何關(guān)系，可得：,earctans0(150°&3<3600)所以有x=r0sin(6+?)y=r0cos(6+?)壓床機構(gòu)設計3、 （1）凸輪基圓半徑（區(qū)）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。0.80.6040.2g°-02心4-06加速度稅圖0501001502CO2503DO350400轉(zhuǎn)動的角度10壓床機構(gòu)設計速度線圖11壓床機

16、構(gòu)設計30-204C-2002C*4060水平坐標60凸輪的理論廊線和富瞟廊線口門口U口C4321用凸輪的形狀12壓床機構(gòu)設計四、機構(gòu)運動分析決定采用proe5.0對運動連桿機構(gòu)進行運動學分析，下圖為連桿機構(gòu)運動曲線圖。13壓床機構(gòu)設計搖桿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。14壓床機構(gòu)設計滑塊6的位移曲線如下圖所示滑塊6的速度曲線如下圖所示15壓床機構(gòu)設計滑塊6的加速度曲線如下所示五、原動件原則由轉(zhuǎn)速n2=90r/min,電機的轉(zhuǎn)速應要盡量小，選用一般用途的電動機。選擇電動機容量Pmax=2.12kw,Pw=Pmax/0.9=2.36kw。工作機軸轉(zhuǎn)速n2=90r/min

17、?？梢园锤骷夶X輪傳動比820,所以電動機轉(zhuǎn)速可選范圍：n=i*n2=(815)*90=7201800r/min。考慮到總體選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列異步電動機Y80M1-4,其滿載轉(zhuǎn)速n'=1390r/min六、傳動機構(gòu)的選擇構(gòu)思一個合理的傳動系統(tǒng)，它可將電機的高速轉(zhuǎn)動(1390r/min)變換為執(zhí)行機構(gòu)的低速轉(zhuǎn)動。構(gòu)思機構(gòu)傳動方案時，能較為合理地分配各部分的傳動比。傳動裝置的總傳動比及其分配：由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為：16壓床機構(gòu)設計i=nm/nwnw=90nm=1390i=15.44一級傳動比（皮帶傳動）：i0=3由電

18、動機傳出的轉(zhuǎn)速為1390r/min,經(jīng)過皮帶輪減速度變?yōu)?63r/min,再經(jīng)過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)Zi=24;Z2=80;Z3=40;Z4=60;根據(jù)傳動比i14=所有從動輪的齒數(shù)積/所有主動輪的齒數(shù)積所以，二級傳動比（齒輪傳動）i14=80x60/24x40=5所以總的傳動比i=3x5=15nw=nm/i=1390/15=93r/min且（93-90）/90X100%=3.33%在允許轉(zhuǎn)速偏差土5%內(nèi)，所以基本符合要求。17壓床機構(gòu)設計七、運動循環(huán)圖18壓床機構(gòu)設計八、設計總結(jié)從課題發(fā)下來到上交已經(jīng)過了這么長時間了，在不斷的折磨中我終于把課程設計做完了，這其中經(jīng)歷了很多困難，從最開始的什么都不知道，從哪下手該怎么下手都不知道，到現(xiàn)在慢慢弄懂了些，雖然沒有做的很好，但我自己努力了，先設計