壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

...11/12...機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：壓床機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：XXX設(shè)計(jì)者：同組人：指導(dǎo)教師：20XX7月1日目錄一、題目……………2二、原始數(shù)據(jù)與要求……………..21、工作原理…………………….22.設(shè)計(jì)要求……………………..23.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)………24.設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………..3三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案選型設(shè)計(jì)……..3四、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………71、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………..72、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………..9五、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)………………..11六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)循環(huán)圖………………..17八、設(shè)計(jì)結(jié)果分析、討論,設(shè)計(jì)心得…………..18九、主要參考資料………………..18附錄…………………19一、題目：壓床機(jī)械設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置〔齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)六桿機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng),曲柄通過連桿、搖桿帶動(dòng)滑塊克服阻力F沖壓零件。當(dāng)沖頭向下運(yùn)動(dòng)時(shí),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(shí),沖頭受到的阻力為F；當(dāng)沖頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí),為空回行程,無阻力。在曲柄軸的另一端裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。2.設(shè)計(jì)要求電動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律見設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按0.95計(jì)算,按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。3.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4.設(shè)計(jì)內(nèi)容〔1根據(jù)壓床機(jī)械的工作原理,擬定2~3個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔連桿機(jī)構(gòu),并對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析對(duì)比。〔2根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸,,。要求用圖解法設(shè)計(jì),并寫出設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟?！?連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)曲線,打印上述各曲線圖。〔4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(dòng)件運(yùn)動(dòng)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(jì)實(shí)現(xiàn)本題工作要求的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案：方案1:齒輪系和齒條按時(shí)序式組合。如圖1所示,執(zhí)行機(jī)構(gòu)以齒輪1為原動(dòng)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。用齒輪2或齒輪4帶動(dòng)齒輪5運(yùn)動(dòng),6為齒條。結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：傳遞的功率和速度范圍較大;能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定,平穩(wěn)性較高,傳遞運(yùn)動(dòng)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(dòng)比;齒輪和齒條直接嚙合,傳動(dòng)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(dòng)；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(dòng),從而帶動(dòng)沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)柄動(dòng)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(dòng)剛性；扇形齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)剛性；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)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。圖2方案3：齒輪和曲柄導(dǎo)桿及滑塊機(jī)構(gòu)按時(shí)序式連接。如圖3所示,由齒輪O1帶動(dòng)齒輪O2轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪O2軸再驅(qū)動(dòng)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄驅(qū)動(dòng)AB上下擺動(dòng),從而使滑塊D滿足運(yùn)動(dòng)要求。機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高和使用壽命長(zhǎng)；齒輪傳動(dòng)的功率大、轉(zhuǎn)速高；曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)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(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。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(dòng)搖桿上下往復(fù)擺動(dòng),從而使滑塊滿足運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：機(jī)械效率低；不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。圖4綜合分析選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)：壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)、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(jì)1、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析單位mm〔ommr/min符號(hào)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；②根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),畫出點(diǎn)O2的位置；③畫出的兩個(gè)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(zhǎng)與圓相交與點(diǎn),與圓相交于點(diǎn),如圖5所示。圖5通過測(cè)量得：由上可得：符號(hào)單位mm方案51502005045217472、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律單位mm。方案52030701070正弦有在推程過程中：由,得當(dāng)時(shí),且,則有a>=0,即該過程為加速推程段；當(dāng)時(shí),且,則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運(yùn)動(dòng)方程在遠(yuǎn)休止過程中：s=0,在回程過程中：由,得：當(dāng)時(shí),且,則有a<=0,即該過程為減速回程段；當(dāng)時(shí),且,則有a>=0,即該過程為加速回程段；所以運(yùn)動(dòng)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°45.842040.834830°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:五、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)〔1、選擇電動(dòng)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(dòng)機(jī)?！?、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速為：,考慮到重量和價(jià)格,選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列異步電動(dòng)機(jī)Y132S-6,其滿載轉(zhuǎn)速?！?、總傳動(dòng)比和各級(jí)的傳動(dòng)比：①、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比：②、各級(jí)傳動(dòng)比：,取,得,③、確定各齒輪的齒數(shù)：選,則,取。選,則。由上可得：符號(hào)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(dòng)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(dòng)分析。已知：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的加速度為圖7使用MATLAB繪制滑塊6的運(yùn)動(dòng)曲線圖如下：〔1滑塊6的位移曲線〔2滑塊6的速度曲線〔3滑塊6的加速度曲線七、制定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖8八、設(shè)計(jì)結(jié)果分析、討論,設(shè)計(jì)心得機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié),通過了三周的課程設(shè)計(jì)使我從各個(gè)方面都受到了機(jī)械原理的訓(xùn)練,對(duì)機(jī)械的有關(guān)各個(gè)零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識(shí)。由于在設(shè)計(jì)方面我們沒有經(jīng)驗(yàn),理論知識(shí)學(xué)的不全面,在設(shè)計(jì)中難免會(huì)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(jì)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(shí)。使我對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)計(jì)算過程有了一個(gè)更加形象、生動(dòng)和鮮明的了解和體會(huì),同時(shí),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(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。由于在這次設(shè)計(jì)過程中大量運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),使我對(duì)CAD等工程軟件的應(yīng)用水平有了很大的提高,這對(duì)于我來說是一次十分難得的機(jī)會(huì),很有助于我們將來在實(shí)際工作中的應(yīng)用。我也體會(huì)到了應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)使我在各個(gè)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(huì),希望在以后的學(xué)習(xí)生涯中有更多機(jī)會(huì)參加類似的實(shí)踐活動(dòng)。九、主要參考資料陸風(fēng)儀主編．機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)．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(jì)實(shí)用手冊(cè).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2010附錄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(dòng)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(dòng)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(duì)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(duì)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'>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(duì)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(duì)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<=d2k=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=xp<f>;yp<