機械原理課程設計——壓床機構設計

1、Z ZhejianSg Sci-Tech UnivTersityUZhejiang Sci-Tech University機械原理課程設計說明書設計題目 : 壓床機構設計 專業(yè)班級： XXX 姓名學號： XXX完成日期：2012年 X 月 X 日目錄設計要31. 壓床機構簡2. 設計內(nèi)指導教師： XXX求介3容3(2)機構的動態(tài)靜力分析3(4)凸輪機構設3壓床機構的設計41.連 桿 機 構的設計及運動分43(1) 機構的設計及運動分折(1) 作 機 構 運 動 簡計析圖(2)長度4計算(3)機構運動速度分析5(4)機構運動加速度分析6(5)機構動態(tài)靜力分析8三凸輪機構設計11四飛輪機構設計12

2、五齒輪機構設計13六心得體會14七、參考書籍14一、壓床機構設計要求1. 壓床機構簡介圖 96 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 5 克服阻力 Fr 而運動。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。2. 設計內(nèi)容：（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CE CD、EFDE，各構件質(zhì)心 S的位置，曲柄轉速 n

3、1。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。（2）機構的動態(tài)靜力分析已知：各構件的重量 G及其對質(zhì)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 9 7）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。（3）凸輪機構構設計設計內(nèi)容連桿機構的設計及運動分析單位mm（o）mmr/min符號X1X2yHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/D

4、E數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/21 111360，131120已知：從動件沖程 H，許用壓力 角? 推程角 。，遠休止角 ?， 回程角 ，從動件的運動規(guī)律見表 9-5 ，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 。選 取滾子半徑 r ，繪制凸輪實際廓線。 以上內(nèi)容作在 2 號圖紙上 二、壓床機構的設計 1、連桿機構的設計及運動分析 （ 1） 作機構運動簡圖： （2）長度計算： 已知： X170mm， X2200mm，Y310mm，H210mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS 2/BC=1/2, D

5、S 3/DE=1/2 。 由條件可得； EDE =60DE=DE DEE等邊三角形過 D作 DJEE，交 EE于 J，交 F1F2于 H JDI=90HDJ是一條水平線，DHFF FF EE過 F作 FKEE 過 E作 EGFF，F(xiàn)KEG 在 FKE和 E GF中， KE GF， FE=E F, FKE=EGF=90 FKE EGF KE= GF EE=EK+KE, FF =FG+GFEE=FF=H DEE是等邊三角形DE=EF=H=210mmEF/DE=1/2, CE/CD=1/2 EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=140mm連接 AD,有 tan

6、 ADI=X1/Y=70/310又 AD= X 2 Y2702 3102 317.33mm在三角形 ADC和 ADC中，由余弦定理得：mmmmABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mmACAB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC )/2=314.425mm BS2/BC=1/2, DS 3/DE=1/2 BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm 由上可得：DS3=DE/2=210/2=105mm比例尺 0.05mm/(m/s)(3)機構運動速度分析： 已知： n1=90r

7、/min ；1 = n1 ?2 rad/s = 90 ?2 =9.425 逆時針1 60 601vB = l AB = 9.425 0.069015=0.650m/svC =vB+ vCb大小? 0.65?方向CDAB BC選取比例尺v=0.004m/(mm/s) ，作速度多邊形vCuvpc0.03/0.05=0.600m/svCBuv bc0.009/0.05=0.180m/svEuvpe0.45/0.05=0.900m/svFuv pf0.44/0.05=0.880m/svFEuv ef0.01/0.05=0.200m/svS2uv ps20.031/0.05mm0.620m/svS3uv

8、 ps30.022/0.05mm0.440m/s2 vCB0.18/0.314425=0.572rad/s ( 逆BC3vC 0.60/0.140=4.290rad/s ( lCD順時針)vFE 0.20/0.0525=3.809rad/s (EF項 目數(shù) 值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s順時針)(4)機構運動加速度分析： aB=12LAB=9.42520.069015=6.130m/s 2 anCB=22LBC=0.57220. 314425=0.103m/s 2 anCD= 32LCD=4.29020.

9、14=2.577m/s 2 anFE =42LEF=3.8092 0.0525=0.762m/s 2ac = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB ？ ？ ？ ？ C D CD B A BC C B大?。?方向： 選取比例尺 a=0.04m/ (mm/s 2), 作加速度多邊形圖aC=uap c =0.0033/0.01=3.300m/s 2aE=uap e =0.05/0.01=5.000m/s 2at CB=u=0.031/0.01=3.100m/sat CD=u aF 大小： 方向：nc =0.019/0.01=1.900m/s 2= aEnEF + a tEF ?F

10、EEFaF=uap f =0.032/0.01=3.200m/s 2as2=u=0.042/0.01=4.200m/s=0.025/0.01=2.500m/sas3=ua t22= a t CB/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s 2項目數(shù)值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.5713= a t CD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s單位m/s2rad/s 25）機構動態(tài)靜力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39單位NKg.m 21）各構件的慣性力，慣性力矩：

11、FI2=m2*as2=G2*as2/g=16004.200/9.8=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=8403.200/9.8=274.286N （與 aF 方向相反） Fr=11000*0.1=1100 N.m （返回行程）MS2=Js2*2=1.35 9.859=13.310N.m （順時針） MS3=Js3*3=0.39 13.571=5.293N.m （逆時針）LS2= MS2/FI2=13.310/685.714 1000

12、=19.410mmLS3= MS3/FI3=5.293/265.306 1000=19.951mm 2）計算各運動副的反作用力（1）分析構件 5對構件 5 進行力的分析，選取比例尺 F=20N/mm，作其受力圖 構件 5力平衡： F45+F65+FI5+ G5=0 則 F45= 1140.0N ；F65=160.0N F43=F45（方向相反）（2）對構件 2 受力分析 對構件 2 進行力的分析，選取比例尺 F=20N/mm，作其受力圖桿 2對 B點求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -F t32*LBC =0864.222 120.2776+16001.6873- F t32314.

13、425=0F t32= 339.1786N桿 2對 S2點求力矩，可得： Ft 12*LBS2 -FI2*LS2 -F t32*LCS2 =0 Ft12157.2125-864.222 11.0243-339.1786 157.2125=0 Ft12=399.781N（3）對構件 3 受力分析對構件 2 進行力的分析，選取比例尺 F=0.05mm/N，作其受力圖桿 3對點 C求力矩得： Ft63*LCD F43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15o*LG3 =0 Ft63140-572.604 17.153-365.242 34.3066+ G3*COS15o*17=0Ft63=77.

14、6N構件 3力平衡： Fn23+ F t23+F43+FI3+ Ft63+Fn63+G3=0 則 Fn23=2401.0N ； Fn63=172.1N構件 2力平衡： F32 + G2+FI2+ Ft12+Fn12=0則 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 67.32190.001=121.062N.m(逆時針)項目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63數(shù)值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.1

15、77.6單位NN.mN項目Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61數(shù)值3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0單位N三、凸輪機構設計符號hs單位mm(0)方案 31930653575有基圓半徑 R0=40mm e=8mm 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 =65 時,且=32.5 , 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)2 2在回程階段，由 a=-2h2 sin(2 /0

16、)/ 0 2 得 當0 =75 0時，且 0037.5 0,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=900 Wmax/(2JF= 1495.84 kg.m2*n2 * )五、齒輪機構設計已知:齒輪 Z5 11,Z6 32,分度圓壓力角20o ,模數(shù)m 6 ,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪 Z6 與曲柄共軸。由于其中一齒輪齒數(shù)小于 17，要避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)， 必要增大其中心距， 取 a=

17、130mm求, 得 =21,142 經(jīng)計算后取變位系數(shù) ：x5=0.393 mm Xmin5=0.3529 mm x6=-0.222 mm Xmin6=-0.8824 mm 分度圓直徑： d5=m* Z5 =66.0mm d6=m* Z6 =192.0mm 基圓直徑：d b5 = d 5 *cos =62.024mm d b6 = d 6 *cos = db6=180.433mm 齒厚：S5=( /2 2x* tan )*m= 10.961mm S6=( /2 2x* tan )*m= 8.628 mm 齒頂高： ha5=(h*a +x5 )*m=8.329mm ha6=(h*a+x6)*m

18、= 4.642mm 齒底高：*h f 5 =( h a +c - x 5 ) *m=4.62mm h f 6 =( h *a +c* - x 6 ) *m=8.829mm 齒頂圓直徑和齒底圓直徑： da5= d5+ 2h a5 =83.618mm df5= d 5-2h f 5 =56.675mm da6= d 6 +2ha6 =200.325 mm d f 6 = d 6 -2h f 6 =173.382mm 重合度:1 , ,2 z5(tan a5 tan ) z6(tan a6 tan ) =1.390六、心得體會對于機械原理 , 我對其一直表示很害怕 , 因為我聽學長學姐說機械原理這門課很難 學，很多人都掛在這上面了。因此，我在平時花費在機械原理的時間也比其他課多很多， 期末考試成績也不錯。機械原理課程設計這是我入大學的一次做課程設計。開始我不知道什么是課程 設計，因此有些茫然和不知所措，但在老師