機械原理課程設計--壓床機構.doc

湖 南 科 技 大 學課 程 設 計課程設計名稱： 機械原理課程設計 學 生 姓 名： 學 院： 專業(yè)及班級： 學 號： 指導教師： 2013 年 1 月 10 日課 程 設 計 任 務 書機電學院 機制 系 系 主 任： 學生班級：2010材成1、2、3 班 日 期： 2012.12.13一、 設計目的：在學習和了解機械的通用構件和機械運行基本原理的基礎上，要求學生理論與實踐相結合，深入了解機械的通用構件和機械運行基本原理在工程常見機械中的應用，提高學生將機械原理的基本概念和原理綜合應用能力和實際動手能力。二、 學生提交設計期限：在本學期2012年12月17日至2012年12月21日完成，設計必須學生本人交指導老師評閱。三、 本設計參考材料：機械原理 機械原理課程指導書四、 設計題目的選定：參考設計題目附后頁，任選一題。五、 設計要求：1、 查閱相關資料；2、 提出整體系統(tǒng)設計方案；3、 詳細設計所設計機構的原理、組成及參數(shù)等；4、 說明設計分析的步驟和計算過程；5、 設計過程繪制相關設計的CAD圖紙。六、 設計成果及處理說明書主要章節(jié)：1 設計成果（包括說明書、CAD圖紙等）；2 設計說明書格式及主要章節(jié)：a. 封面（參照學院規(guī)定標準）；b. 設計任務書（包括選定設計題目與要求，可復印）；c. 目錄d. 說明書正文；（主要包括系統(tǒng)總體方案分析及參數(shù)確定；）e. 設計總結及體會；f. 參考文獻七、 設計所得學分及成績評定：本設計單獨算學分及成績：占1個學分?？己伺c評分主要分四個方面：1 學生平時出勤及工作態(tài)度；2 說明書、設計圖紙的規(guī)范與正確程度及獨立工作能力；3 答辯成績（部分學生）。八、 設計進度與答疑：1、 確定設計題目及查閱資料，并確定方案：12.17日； 2、 虛擬儀器設計及撰寫設計報告：12.18日；3、 運行調試檢測與修改，完成課程設計報告：12.1912.20日；4、 提交設計報告，部分學生答辯：12.21日。學生簽名： 指導老師簽名： 學 號： 日 期： 2013.1.10 日 期： 目錄1. 設計要求-1 1.1 壓床機構簡介-1 1.2 設計內(nèi)容-2 1.2.1機構的設計及運動分折-2 1.2.2機構的動態(tài)靜力分析-2 1.2.3飛輪設計-2 1.2.4 凸輪機構設計-2 1.2.5齒輪機構設計-22壓床機構的設計: -22.1 連桿機構的設計及運動分析-22.1.1作機構運動簡圖-22.1.2 長度計算-32.1.3機構運動速度分析-52.1.4機構運動加速度分析-73凸輪機構設計-94齒輪機構設計-115心得體會-126參考書籍 - -131. 設計要求1.1壓床機構簡介圖所示為壓床機構簡圖。其中，六桿機構ABCDEF為其主體機構，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將轉速降低，然后帶動曲柄1轉動，六桿機構使滑塊克服阻力Fr,而運動,曲柄通過連桿，搖桿帶動滑塊克服阻力Q沖壓零件。當沖頭向下運動時，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無阻力；當在工作行程后0.25H行程時，沖頭受到的阻力為Q，當沖頭向上運動時，為空回行程，無阻力。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各運動副用的油泵凸輪。設計數(shù)據(jù)見表6-2。 圖1 機構簡圖 圖2 凸輪簡圖 圖3 齒輪機構 圖4 阻力線圖1.2.設計內(nèi)容：1.2.1機構的設計及運動分折已知：中心距x1、x2、y, 構件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CECD、EFDE，各構件質心S的位置，曲柄轉速n1。要求：設計連桿機構 , 作機構運動簡圖、機構12個位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。1.2.2機構的動態(tài)靜力分析已知：各構件的重量G及其對質心軸的轉動慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉動慣量（略去不計)，阻力線圖(圖97)以及連桿機構設計和運動分析中所得的結果。要求：確定機構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。1.2.3飛輪設計已知：機器運轉的速度不均勻系數(shù)，有動態(tài)靜力分析中所得的平衡力矩My，驅動力矩Ma為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。要求：用慣性力法求飛輪動慣量JF.1.2.4凸輪機構構設計已知：從動件沖程H，許用壓力角推程角 ，遠休止角s，回程角，從動件的運動規(guī)律，凸輪與曲柄共軸。要求：按確定凸輪機構的基本尺寸求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑min。選取滾子半徑rg，繪制凸輪實際廓線。1.2.5齒輪機構設計 已知：齒數(shù)Z5,Z6模數(shù)m分度角齒輪為正常齒制，工作情況為開式齒輪，齒輪與曲柄共軸。要求：選擇兩輪變位系數(shù)x1,x2,計算此對齒輪傳動的各部分尺寸。2.壓床機構的設計2.1作機構的位置簡圖 機構的極限點和中間的位置簡圖 圖5 機構位置簡圖2.1.2 長度計算 表1 設計數(shù)據(jù)表設計內(nèi)容連桿機構的設計及運動分析單位mm（）mmr/min符號X1X2y33HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/21. 已知：X170mmX2200mm，Y310mm 360，3120H210mmCE/CD=1/2, EF/DE=1/4由條件可得；E1DE2=60DE2=DE1DE1E2等邊三角形過D作DJE1E2，交E1E2于J，交F1F2于H DE1=DE2 E1DE2=60JDE1=30又 360JDI=90HDJ是一條水平線，DHF1F2F1F2E1E2過F2作F2KE1E2 過E1作E1GF1F2，F(xiàn)2KE1G在F2KE2和E1GF1中，KF2GE1，F(xiàn)2E2=E1F1, F1KE1=E2GF2=90F1KE1E2GF2KE2= GF1E1E2=E2K+KE1, F1F2=F1G+GF2E1E2=F1F2=HDE1E2是等邊三角形DE2=F1F2=H=210mm DE=210mmEF/DE=1/4, CE/CD=1/2 EF=DE/4=210/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*210/3=140mm連接AD,有tanADI=X1/Y=70/310又AD=mm令ADI= 責sin=70/317.33 cos=310/317.33在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得： AC2=383.44mm AC1=245.41mmAB=(AC2-AC1)/2= 69.015mm BC=(AC1+AC2)/2=314.425mmBS2/BC=1/2 DS3/DE=1/2BS2=BC/2=157.21 mm DS3=DE/2=105mm 由上可得各桿件的長度： 表2 桿件的長度表ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.21mm140mm210mm105mm52.5mm2.1.3 機構運動速度分析已知：n1=90r/min；機構處于B，分析速度。 圖6 機構位置圖 = rad/s = =9.425 rad/s 逆時針 = lAB = 9.4250.069015=0.650m/s = + 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 圖7 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/s0.01/0.05=0.200m/s0.031/0.05mm0.620m/s0.022/0.05mm0.440m/s0.18/0.314425=0.572rad/s (逆時針)0.60/0.140=4.290rad/s (順時針)0.20/0.0525=3.809rad/s (順時針) 表3 速度表項目數(shù)值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s2.1.4機構運動加速度分析：aB=12LAB=9.42520.069015=6.130m/s2anCB=22LBC=0.57220. 314425=0.103m/s2anCD=32LCD=4.29020.14=2.577m/s2 anFE =42LEF=3.80920.0525=0.762m/s2= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大?。?？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB選取比例尺a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多邊形圖 圖8 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/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2= atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2 表4 加速度表項目數(shù)值6.130 3.3005.000 3.2004.200 2.500 9.859 13.571單位m/srad/s3、 凸輪機構設計 表5 凸輪參數(shù) 符號hs單位mm（0）方案319306535752).凸輪機構設計 1.凸輪基本尺寸 凸輪的基本參數(shù)如表6-2，因而凸輪的角速度為w=9.425rad/s。利用余弦加速度運動規(guī)律的推程的運動方程式（4-3a)，回程的運動方程式（4-3b)可知， 當=27.50時，從動件速度v有最大值，且為v=292.93mm/s因而e=v/2w=15.5mm 取e=16mm (4-3a) ( 4-3b)再利用公式（4-13)和 (4-12)可求的凸輪的基圓半徑r0=40mmr0 (4-13)rt0.4r0 (4-14)有基圓半徑R0=40mm e=16mm 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=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0037.50,則有a=37.50, 則有a=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=0,即該過程為加速推程段, 當0 =650時,且=32.50, 則有a 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: =1.3905心得體會 做機械原理課程設計是第一次做課程設計，一開始都不知道課程設計是什么東西，通過老師的指導已經(jīng)自己的學習終于有了自己的思路。在課程設計中充分體現(xiàn)從學習到運用再到實踐的過程。短短的一周課程設計，過的很快卻過得非常忙碌充實，學到了很多東西。課程設計綜合性非常強，做機械原理課程設計涉及到機械原理課理論知識、理論力學理論知識、CAD計算機繪圖，做課程設計把以前所學的這些知識重新溫習了一遍。要做好這一門課程設計，就必須學會聯(lián)系并綜合運用這些知識，還要適當?shù)娜ゲ殚喴恍┢渌馁Y料。做完課程設計最大的收獲就是我覺得CAD熟練多了，許多以前沒有掌握的技巧現(xiàn)在學會了。相當于把以前學過的內(nèi)容深一層地復習了一遍，知識的運用更靈活了。在課程設計中我深深地體會到我們學習中的許多不足之處。首先學習知識太過于散亂，各科內(nèi)容很少有機會聯(lián)系結合起來，更是也很少有機會讓我們?nèi)嵺`，去把這些知識運用到一起，做成一個實際有意義的