機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-壓床

.PAGE.一、壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求1.壓床機(jī)構(gòu)簡介圖9—6所示為壓床機(jī)構(gòu)簡圖。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)，六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克制阻力Fr而運(yùn)動(dòng)。為了減小主軸的速度波動(dòng)，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(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副用的油泵凸輪。2.設(shè)計(jì)容：〔1〕機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折：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。要求：設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu),作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖、機(jī)構(gòu)1～2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。以上容與后面的動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在l號(hào)圖紙上?！?〕機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析：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(圖9—7)以及連桿機(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。作圖局部亦畫在運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上。〔3〕凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)：從動(dòng)件沖程H，許用壓力角[α

]．推程角δ。，遠(yuǎn)休止角δ?，回程角δ'，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。要求：按[α]確定凸輪機(jī)構(gòu)的根本尺寸．求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑ρ。選取滾子半徑r，繪制凸輪實(shí)際廓線。以上容作在2號(hào)圖紙上二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析設(shè)計(jì)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析單位mm〔o〕mmr/min符號(hào)X1X2yρ'ρ''HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/2〔1〕作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：〔2〕長度計(jì)算：：X1＝70mm，X2＝200mm，Y＝310mm，＝60°，＝120°，H＝210mm，CE/CD=1/2,EF/DE=1/2,BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2。由條件可得；∠EDE’=60°∵DE=DE’∴△DEE’等邊三角形過D作DJ⊥EE’，交EE’于J，交F1F2于H∵∠JDI=90°∴HDJ是一條水平線，∴DH⊥FF’∴FF’∥EE’過F作FK⊥EE’過E’作E’G⊥FF’，∴FK＝E’G在△FKE和△E’GF’中，KE＝GF’，F(xiàn)E=E’F’,∠FKE=∠E’GF’=90°∴△FKE≌△E’GF’∴KE=GF’∵EE’=EK+KE',FF’=FG+GF’∴EE’=FF’=H∵△DE'E是等邊三角形∴DE=EF=H=210mm∵EF/DE=1/2,CE/CD=1/2∴EF=DE/4=180/4=52.5mmCD=2*DE/3=2*180/3=140mm連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310又∵AD=mm∴在三角形△ADC和△ADC’中，由余弦定理得：AC=mmAC’=mm∴AB=(AC-AC’)/2=69.015mmBC=(AC+AC’)/2=314.425mm∵BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2∴BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mmDS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm比例尺0.05mm/(m/s)〔3〕機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析：：n1=90r/min；=rad/s==9.425逆時(shí)針=·lAB=9.425×0.069015=0.650m/s=+大小"0.65"方向⊥CD⊥AB⊥BC選取比例尺μv=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＝·＝0.031/0.05mm＝0.620m/s＝·＝0.022/0.05mm＝0.440m/s∴＝＝0.18/0.314425=0.572rad/s(逆時(shí)針)ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s(順時(shí)針)ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s(順時(shí)針)工程數(shù)值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s〔4〕機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析：aB=ω12LAB=9.4252×0.069015=6.130m/s2anCB=ω22LBC=0.5722×0.314425=0.103m/s2anCD=ω32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s2anFE=ω42LEF=3.8092×0.0525=0.762m/s2=anCD+atCD=aB+atCB+anCB大?。?？√？√？√方向：？C→D⊥CDB→A⊥BCC→B選取比例尺μa=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：√√F→E⊥EFaF=·=0.032/0.01=3.200m/s2as2=·=0.042/0.01=4.200m/s2as3=·=0.025/0.01=2.500m/s2=atCB/LCB=3.100/0.314425=9.859m/s2=atCD/LCD=1.900/0.14=13.571m/s2工程數(shù)值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.571單位m/srad/s〔5〕機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3方案Ⅲ16001040840110001.350.39單位NKg.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=1040×2.500/9.8=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=1100N.m〔返回行程〕MS2=Js2*α2=1.35×9.859=13.310N.m〔順時(shí)針〕MS3=Js3*α3=0.39×13.571=5.293N.m〔逆時(shí)針〕LS2=MS2/FI2=13.310/685.714×1000=19.410mmLS3=MS3/FI3=5.293/265.306×1000=19.951mm2〕．計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作用力(1)分析構(gòu)件5對(duì)構(gòu)件5進(jìn)展力的分析，選取比例尺μF=20N/mm，作其受力圖構(gòu)件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0那么F45=1140.0N；F65=160.0NF43=F45〔方向相反〕(2)對(duì)構(gòu)件2受力分析對(duì)構(gòu)件2進(jìn)展力的分析，選取比例尺μF=20N/mm，作其受力圖桿2對(duì)B點(diǎn)求力矩，可得：FI2*LI2+G2*L2-Ft32*LBC=0864.222×120.2776+1600×1.6873-Ft32×314.425=0Ft32=339.1786N桿2對(duì)S2點(diǎn)求力矩，可得：Ft12*LBS2-FI2*LS2-Ft32*LCS2=0Ft12×157.2125-864.222×11.0243-339.1786×157.2125=0Ft12=399.781N(3)對(duì)構(gòu)件3受力分析對(duì)構(gòu)件2進(jìn)展力的分析，選取比例尺μF=0.05mm/N，作其受力圖桿3對(duì)點(diǎn)C求力矩得：Ft63*LCD–F43*LS3-FI3*LI3+G3*COS15o*LG3=0Ft63×140-572.604×17.153-365.242×34.3066+G3*COS15o*17=0Ft63=77.6N構(gòu)件3力平衡：Fn23+Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0那么Fn23=2401.0N；Fn63=172.1N構(gòu)件2力平衡：F32+G2+FI2+Ft12+Fn12=0那么Fn12=1752.458N；F12=1798.258N(4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩MbF61=F21=1798.258N.Mb=F21*L=1798.258×67.3219×0.001=121.062N.m〔逆時(shí)針〕工程FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63數(shù)值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.177.6單位NN.mN工程Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61數(shù)值3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0單位N四、飛輪設(shè)計(jì)Mb123456789101112N．m-28.6-51.3-63.5-37.6-71.6-50.0-9.4-1.145.40.5251.5-160.4將各點(diǎn)的平衡力矩〔即等效阻力矩〕畫在坐標(biāo)紙上，如下列圖所示，平衡力矩所做的功可通過數(shù)據(jù)曲線與橫坐標(biāo)之間所夾面積之和求得。依據(jù)在一個(gè)工作周期，曲柄驅(qū)動(dòng)力矩〔設(shè)為常數(shù)〕所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驅(qū)動(dòng)力矩Md〔常數(shù)〕。在圖紙中，橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，一個(gè)周期為2π，將一個(gè)周期分為36等份；縱坐標(biāo)軸為力矩。②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限，求出各區(qū)段盈虧功如下：

ΔW1=8.578ΔW2=-22.124ΔW3=1366