壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計說明書-機(jī)械原理課程設(shè)計Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式機(jī)械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：壓床機(jī)械設(shè)計學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院班級：XXX設(shè)計者：同組人：指導(dǎo)教師：2012年7月1日整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄一、題目……………2二、原始數(shù)據(jù)與要求……………..21、工作原理…………………….22.設(shè)計要求……………………..23.設(shè)計數(shù)據(jù)………24.設(shè)計內(nèi)容……………………..3三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案選型設(shè)計……..3四、機(jī)構(gòu)設(shè)計………71、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計……………..72、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計……………..9五、傳動方案設(shè)計………………..11六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析與力的分析…………………..131、位置分析…………………….132、速度分析…………………….143、加速度分析………………….14七、制定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動循環(huán)圖………………..17八、設(shè)計結(jié)果分析、討論，設(shè)計心得…………..18九、主要參考資料………………..18附錄…………………19整理為word格式整理為word格式整理為word格式一、題目：壓床機(jī)械設(shè)計二、原始數(shù)據(jù)與要求1.工作原理壓床機(jī)械是有六桿機(jī)構(gòu)中的沖頭（滑塊）向下運(yùn)動來沖壓機(jī)械零件的。圖13.1為其參考示意，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成，電動機(jī)經(jīng)過減速傳動裝置（齒輪傳動）帶動六桿機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿、搖桿帶動滑塊克服阻力F沖壓零件。當(dāng)沖頭向下運(yùn)動時，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行程時，沖頭受到的阻力為F；當(dāng)沖頭向上運(yùn)動時，為空回行程，無阻力。在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。2.設(shè)計要求電動機(jī)軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有中等沖擊，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為±5%。要求凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用[α]之內(nèi)，從動件運(yùn)動規(guī)律見設(shè)計數(shù)據(jù)，執(zhí)行構(gòu)件的傳動效率按0.95計算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計。3.設(shè)計數(shù)據(jù)整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.設(shè)計內(nèi)容（1）根據(jù)壓床機(jī)械的工作原理，擬定2~3個其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），并對這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析對比。（2）根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸，,。要求用圖解法設(shè)計，并寫出設(shè)計結(jié)果和步驟。（3）連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。將連桿機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，編制程序，分析出滑塊6的位移、速度、加速度和搖桿4的角速度和角加速度，并畫出運(yùn)動曲線，打印上述各曲線圖。（4）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸（基圓半徑，偏距和滾子半徑），并寫出運(yùn)算結(jié)果。將凸輪機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，編程畫出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線，打印出從動件運(yùn)動規(guī)律和凸輪機(jī)構(gòu)仿真模型。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案選型設(shè)計實(shí)現(xiàn)本題工作要求的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案：方案1:齒輪系和齒條按時序式組合。如圖1所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu)以齒輪1為原動件，齒輪1和齒輪3均為不完全齒輪，以實(shí)現(xiàn)齒輪2和齒輪4不能同時轉(zhuǎn)動。用齒輪2或齒輪4帶動齒輪5運(yùn)動，6為齒條。結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：整理為word格式整理為word格式整理為word格式傳遞的功率和速度范圍較大;能保證瞬時傳動比恒定,平穩(wěn)性較高,傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠;結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,可實(shí)現(xiàn)較大的傳動比;齒輪和齒條直接嚙合,傳動靈敏性非常高。結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：齒輪的制造、安裝要求較高，因而成本也較高；不宜作遠(yuǎn)距離傳動；在工作中有較大的沖擊力，齒輪和齒條易順壞，使用壽命短。圖1方案2:曲柄搖桿和扇形齒輪-齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)。如圖2所示，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)扇形齒輪上下往復(fù)擺動，從而帶動沖頭上下往復(fù)運(yùn)動。驅(qū)柄動力通過齒輪機(jī)構(gòu)輸入。結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：扇形齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)及傳動剛性；扇形齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)及傳動剛性；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)制造工藝簡單，制造成本低；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：扇形齒輪、齒條的制造、安裝要求較高，成本也較高；載荷有較大的沖擊力，扇形齒輪、齒條易受損，使用壽命短。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖2方案3：齒輪和曲柄導(dǎo)桿及滑塊機(jī)構(gòu)按時序式連接。如圖3所示，由齒輪O1帶動齒輪O2轉(zhuǎn)動，齒輪O2軸再驅(qū)動曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動。曲柄驅(qū)動AB上下擺動，從而使滑塊D滿足運(yùn)動要求。機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高和使用壽命長；齒輪傳動的功率大、轉(zhuǎn)速高；曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)制造工藝簡單，成本低；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：制造齒輪需要有專門的設(shè)備，安裝精度高，成本高；嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖3方案4：曲柄搖桿和滑塊機(jī)構(gòu)連接。如圖4所示，由曲柄帶動搖桿上下往復(fù)擺動，從而使滑塊滿足運(yùn)動要求。機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn);加工制造容易，成本低；承載能力較大，使用壽命長；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：機(jī)械效率低；不宜用于高速運(yùn)動。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4綜合分析選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)：壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計要求使用壽命為10年，載荷有中等沖擊，按小批量規(guī)模生產(chǎn)，因而應(yīng)選用使用壽命較長、承載能力較大、生產(chǎn)成本低的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，選用執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案4。四、機(jī)構(gòu)設(shè)計1、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計設(shè)計內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運(yùn)動分析單位mm（o）mmr/min符號X1X2yΦ1Φ2H數(shù)據(jù)30140160120601500.50.390（1）已知：X1＝30mm，X2＝140mm，Y＝150mm，Φ1=120°，Φ2=60°，H=150mm，=0.5，=0.3由條件可知:60°，，∴△是等邊三角形∴（2）作圖步驟：①確定點(diǎn)O4的位置；整理為word格式整理為word格式整理為word格式②根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)，畫出點(diǎn)O2的位置；③畫出的兩個極限位置和;④分別連接和;⑤以O(shè)2為圓點(diǎn)O2B2為半徑畫圓弧，與B1O2交于點(diǎn)E;⑥以為圓心的一半為半徑畫圓，并延長與圓相交與點(diǎn)，與圓相交于點(diǎn)，如圖5所示。圖5通過測量得：由上可得：整理為word格式整理為word格式整理為word格式符號單位mm方案51502005045217472、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計符號從動件運(yùn)動規(guī)律單位mm。方案52030701070正弦有在推程過程中：由，得當(dāng)時，且，則有a>=0,即該過程為加速推程段；當(dāng)時，且，則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運(yùn)動方程在遠(yuǎn)休止過程中：s=0，在回程過程中：由，得：當(dāng)時，且，則有a<=0,即該過程為減速回程段；當(dāng)時，且，則有a>=0,即該過程為加速回程段；所以運(yùn)動方程在近休止過程中：s=0，運(yùn)用MATLAB軟件處理得如下表的數(shù)據(jù)：理論廓線半徑實(shí)踐廓線半徑10°43.609737.971120°45.842040.8348整理為word格式整理為word格式整理為word格式30°51.459145.354440°56.607450.206150°59.277253.472760°61.868255.509070°64.203256.203280°64.203256.203290°66.772655.3621100°68.362752.9294110°67.767049.2818120°64.231945.0741130°58.016941.0976140°50.687338.1462150°4537160°4537170°4537180°4537190°437200°4537210°4537220°4537230°4537240°4537250°4537260°4537270°4537280°4537290°4537300°4537310°4537320°4537330°4537340°4537350°4537360°4537凸輪廓線如下:整理為word格式整理為word格式整理為word格式五、傳動方案設(shè)計（1）、選擇電動機(jī)類型：按已知條件和要求，選用Y系列一般用途的三相異步電動機(jī)。（2）、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速為：，考慮到重量和價格，選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列異步電動機(jī)Y132S-6，其滿載轉(zhuǎn)速。（3）、總傳動比和各級的傳動比：①、傳動裝置總傳動比：②、各級傳動比：，取，得，③、確定各齒輪的齒數(shù)：選,則，取。選,則。整理為word格式整理為word格式整理為word格式由上可得：符號m單位。mm方案522592288203.5④、確定齒輪4的角速度：（4）、減速器的結(jié)構(gòu)圖如圖6，所示。圖6六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析與力的分析以為原點(diǎn)，分別建立直角坐標(biāo)系和，如圖7所示。1、位置分析在直角坐標(biāo)系x'O2y'下，用復(fù)數(shù)矢量法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。已知：整理為word格式整理為word格式整理為word格式用矢量形式寫出機(jī)構(gòu)封閉矢量方程式:·······①應(yīng)用歐拉公式將式a的實(shí)部和虛部分離得·······②消去式b中θ，求出θ2得················③式中:；；解之可得·······④在直角坐標(biāo)系中滑塊6上點(diǎn)D的坐標(biāo)為 點(diǎn)D的最低位置為整理為word格式整理為word格式整理為word格式滑塊6上點(diǎn)D的位移為2、速度分析在直角坐標(biāo)系xOy中，已知搖桿4的角速度為滑塊6的速度為3、加速度分析在直角坐標(biāo)系xOy中，搖桿4的角加速度為滑塊6的加速度為整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖7使用MATLAB繪制滑塊6的運(yùn)動曲線圖如下：（1）滑塊6的位移曲線整理為word格式整理為word格式整理為word格式（2）滑塊6的速度曲線（3）滑塊6的加速度曲線整理為word格式整理為word格式整理為word格式七、制定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動循環(huán)圖圖8整理為word格式整理為word格式整理為word格式八、設(shè)計結(jié)果分析、討論，設(shè)計心得機(jī)械原理課程設(shè)計是機(jī)械原理課程當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)，通過了三周的課程設(shè)計使我從各個方面都受到了機(jī)械原理的訓(xùn)練，對機(jī)械的有關(guān)各個零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識。由于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗(yàn)，理論知識學(xué)的不全面，在設(shè)計中難免會遇到各種的問題，不過在老師和同學(xué)的幫助下我將它們一一都解決了。在設(shè)計過程中，培養(yǎng)了我的綜合應(yīng)用機(jī)械原理課程及其他課程的理論知識。使我對于實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)計計算過程有了一個更加形象、生動和鮮明的了解和體會，同時，在這過程中也鍛煉了我通過各種手段解決問題的能力和查閱各種設(shè)計資料進(jìn)行設(shè)計的能力。由于在這次設(shè)計過程中大量運(yùn)用了計算機(jī)輔助設(shè)計，使我對CAD等工程軟件的應(yīng)用水平有了很大的提高，這對于我來說是一次十分難得的機(jī)會，很有助于我們將來在實(shí)際工作中的應(yīng)用。我也體會到了應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了我學(xué)習(xí)工程軟件的興趣?？傊?，這次課程設(shè)計使我在各個方面都有了新的提高。非常感謝老師的辛勤指導(dǎo)和不厭其煩的細(xì)心教誨！也感謝學(xué)校我們提供了這次難得的鍛煉機(jī)會，希望在以后的學(xué)習(xí)生涯中有更多機(jī)會參加類似的實(shí)踐活動。九、主要參考資料陸風(fēng)儀主編．機(jī)械原理課程設(shè)計．北京．機(jī)械工業(yè)出版社.2006孫恒、陳作模主編．機(jī)械原理．北京．高等教育出版社．2006吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2010整理為word格式整理為word格式整理為word格式附錄整理為word格式整理為word格式整理為word格式clear;clc;rb=45;rt=8;e=15;h=20;ft=70;fs=10;fh=70;alp=30;fprintf(1,'基圓半徑rb=%3.4fmm\n',rb)fprintf(1,'滾子半徑rt=%3.4fmm\n',rt)fprintf(1,'推桿偏距e=%3.4fmm\n',e)fprintf(1,'推程升程h=%3.4fmm\n',h)fprintf(1,'推程運(yùn)動角ft=%3.4fmm\n',ft)fprintf(1,'遠(yuǎn)休止角fs=%3.4fmm\n',fs)fprintf(1,'回程運(yùn)動角fh=%3.4fmm\n',fh)fprintf(1,'推程許用壓力角alp=%3.4fmm\n',alp)hd=pi/180;du=180/pi;se=sqrt(rb^2-e^2);d1=ft+fs;d2=ft+fs+fh;s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft);at=zeros(ft);atd=zeros(ft);pt=zeros(ft);forf=1:ftiff<=ft/2s(f)=h*((f/ft)-sin(2*pi*f/ft)/(2*pi));s=s(f);ds(f)=h*(1-cos(2*pi*f/ft))/(ft*hd);ds=ds(f);d2s(f)=2*pi*hd^2*h*sin(2*pi*f/ft)/(ft*hd)^2;d2s=d2s(f);endat(f)=atan(abs(ds-e)/(se+s));atd(f)=at(f)*du;p1=((se+e)^2+(ds-e)^2)^1.5;p2=abs((se+s)*(d2s-se-s)-(ds-e)*(d2s-e));pt(f)=p1/p2;p=pt(f);endatm=0;forf=1:ftifatd(f)>atmatm=atd(f);endendfprintf(1,'最大壓力角atm=%3.4f度\n',atm)forf=1:ftifabs(atd(f)-atm)<0.1ftm=f;breakendendfprintf(1,'對應(yīng)的位置角ftm=%3.4f度\n',ftm)ifatm>alpfprintf(1,'凸輪推程壓力角超出許用壓力角，需增大基圓半徑！\n')endptn=rb+h;forf=1:ftifpt(f)<ptnptn=pt(f);endendfprintf(1,'輪廓最小曲率半徑ptn=%3.4fmm\n',ptn)forf=1:ftifabs(pt(f)-ptn)<0.1ftn=f;breakendendfprintf(1,'對應(yīng)位置角ftn=%3.4f度\n',ptn)ifptn<rt+5fpintf(1,'凸輪推程壓力角小于許用壓力角，需增大基圓半徑或減小滾子半徑！\n')整理為word格式整理為word格式整理為word格式ends=zeros(fh);ds=zeros(fh);d2s=zeros(fh);at=zeros(fh);atd=zeros(fh);pt=zeros(fh);forf=d1:d2k=f-d1;s(f)=h*(1-(k/fh)+sin(2*pi*k/fh)/(2*pi));s=s(f);ds(f)=h*hd*(cos(2*pi*k/fh)-1)/fh;ds=ds(f);d2s(f)=-2*pi*h*hd^2*sin(2*pi*k/fh)/fh^2;d2s=d2s(f);ah(f)=atan(abs(ds+e)/(se+s));ahd(f)=ah(f)*du;p1=((se+e)^2+(ds-e)^2)^1.5;p2=abs((se+s)*(d2s-se-s)-(ds-e)*(2*ds-e));ph(f)=p1/p2;p=ph(f);endahm=0;forf=d1:d2ifahd(f)>ahmahm=ahd(f);endendfprintf(1,'最大壓力角ahm=%3.4f度\n',ahm)forf=d1:d2ifabs(ahd(f)-ahm)<0.1fhm=f;breakendendfprintf(1,'對應(yīng)的位置角fhm=%3.4f度\n',fhm)%ifahm>alf%fpintf(1,'凸輪推程壓力角超出許用壓力角，需增大基圓半徑！\n')%endphn=rb+h;forf=d1:d2ifph(f)<phnphn=ph(f);endendfprintf(1,'輪廓最小曲率半徑phn=%3.4fmm\n',phn)forf=d1:d2ifabs(ph(f)-phn)<0.1fhn=f;breakendendfprintf(1,'對應(yīng)位置角ftn=%3.4f度\n',ptn)ifphn<rt+5fprintf(1,'凸輪推程壓力角小于許用壓力角，需增大基圓半徑或減小滾子半徑！\n')endn=360;s=zeros(n);ds=zeros(n);r=zeros(n);rp=zeros(n);x=zeros(n);y=zeros(n);dx=zeros(n);dy=zeros(n);xx=zeros(n);yy=zeros(n);xp=zeros(n);yp=zeros(n);xxp=zeros(n);yyp=zeros(n);forf=1:niff<=ft/2s(f)=2*h*f^2/ft^2;s=s(f);ds(f)=4*f*h*hd/(ft*hd)^2;ds=ds(f);elseiff>ft/2&f<=fts(f)=h-2*h*(ft-f)^2/ft^2;s=s(f);ds(f)=4*h*(ft-f)*hd/(ft*hd)^2;ds=ds(f);elseiff>ft&f<=d1s=h;ds=0;elseiff>d1&f<=d2整理為word格式整理為word格式整理為word格式k=f-d1;s(f)=0.5*h*(1+cos(pi*k/fh));s=s(f);ds(f)=-0.5*pi*h*sin(pi*k/fh)/(fh*hd);ds=ds(f);elseiff>d2&f<=ns=0;ds=0;endxx(f)=(se+s)*sin(f*hd)+e*cos(f*hd);x=xx(f);yy(f)=(se+s)*cos(f*hd)-e*sin(f*hd);y=yy(f);dx(f)=(ds-e)*sin(f*hd)+(se+s)*cos(f*hd);dx=dx(f);dy(f)=(ds-e)*cos(f*hd)-(se+s)*sin(f*hd);dy=dy(f);xp(f)=x+rt*dy/sqrt(dx^2+dy^2);xxp=x