机械原理课程设计压床机构的设计

机械原理课程设计说明书 设计题目： 压床机构的设计院系：机电工程学院班级:机械082班学号:姓名: 指导老师:目录l 一设计题目2l 二工作原理2l 三设计数据3l 四设计内容及工作量4l 五设计计算过程4l 1. 上极限位置8l 2. 下极限位置10l 3设计凸轮轮廓曲线，确定凸轮的基本尺 14l 六设计总结体会 17 l 参考文献17 一、设计题目：压床机构的设计二、工作原理：压床机械是应用广泛的锻压设备，它是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成。图1为压床机械传动系统示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮减速传动装置后，带动冲床执行机构（六杆机构，见图2）的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动冲头（滑块）上下往复运动，实现冲压零件。在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。图1 压床机械传动系统 图2 执行机构运动简图三、原始数据见下表。四、 内容及工作量1、 根据给定的数据确定机构的运动尺寸,，。要求用图解法设计，按设计得到的尺寸，绘制机构运动简图，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。2、 连杆机构的运动分析。利用solidworks/cosmosmotion等软件分析并绘制出滑块6的位移、速度、加速度及摇杆4的角速度和角加速度运动曲线。3、 根据所给定的已知参数，设计凸轮轮廓曲线，并确定凸轮的基本尺寸（基圆半径ro、偏距e和滚子半径rr）。编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。五、设计计算过程1. 压床执行机构（六杆机构）的设计根据给定的数据，利用autocad绘制出当摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图（图3）。图3 摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图由图3可知，因为（即压头的行程H）,而三角形为等边三角形，可推出四边形为平行四边形，则则，由，则 ,则,在三角形中，由得出=113.7，同理可得=210.8,所以, ，所以得到四条杆长=48.55，=162.3，利用上述求得的曲柄摇杆机构各杆的长度，利用一款四杆机构设计及运动分析软件（图4），输入四杆的杆长后可以得到：行程速比系数K=(180+)/(180-)得，K=1.105，摇杆的摆角 =60。并得到摇杆的角位移曲线（图5）、角速度曲线（图6）和角角速度曲线（图7）。图4 四杆机构的运动分析图5 摇杆的角位移曲线图6 摇杆的角速度曲线图7 摇杆的角加速度曲线下面分析当摇杆分别摆到两极限位置时，滑块的速度及加速度。原始数据要求，杆件2的转速n=80r/min，则其角速度为：= rad/s=8.38 rad/s点A的线速度V= l=0.41 m/s用相对运动图解法作出以下两个位置的速度多边形和加速度多边形 。（1）上极限位置 1）此时，机构运动简图如图8所示。图8 摇杆摆到上极限位置时机构运动简图2)速度分析V= V+V 因为V=0，所以V= V =0.41m/s 方向垂直OA3)加速度分析a = a + a= a + a + a 方向 大小 0 ？ ？a= l=8.38*48.55mm/s=3.41m/s a= V/l=1.04 m/s测得a=50，b=40所以 a*cosb= a + a得 a=5.81 m/s 所以a=5.81 m/s又因为 a/a=BO/CO=0.67所以 a=8.67 m/s测出2=60， 1=71-60=11对y轴投影得：0=-asin1 + asin2对x轴投影得：a= acos1 + acos2解得a=1.91 m/s a=9.47 m/s（2）下极限位置1）此时，机构运动简图如图9所示。图9 摇杆摆到下极限位置时机构运动简图2)速度分析V= V+V 因为V=0，所以V= V=0.41m/s 方向垂直OA3)加速度分析a = a + a= a + a + a 方向 大小 0 ？ ？a= l=8.38*48.55mm/s=3.41m/s a= V/l=1.04 m/s测得1=12 2=12所以,向y轴投影，有：-a*cos1= a- a 得：a=-2.42.m/s 所以a=-2.42 m/s又因为a/a=BO4/CO4=0.67所以a=-3.62 m/sa= a+ a+ a方向 大小 ？ 0 ？对x轴投影：acos30= a+ a对y轴投影：- asin30=0解得a=0 m/s a=3.62 m/s2设计凸轮轮廓曲线，确定凸轮基本尺寸(1)余弦加速度运动规律，其推程时的速度方程为 V=hwsin()/（2）回程时的速度方程为 V=-hwsin()/ （）(2)确定基圆半径由BE=OP=V/W,得到许多BE的值，它们等于与新建中心轴的距离，再用光滑的曲线连接各断点，基圆半径为凸轮最低点与两边极限直线夹角的交点的连线长度具体过程：凸轮推程时,BE=OP=V/W=V=hsin()/（2）,则当=0 、70时，BE=0 当=7 时，BE=7.9 当=14 时，BE=15.1 当=21 时，BE=20.8当=28 时，BE=24.5 当=35 时，BE=25.7当=42 时，BE= 24.5 当=49 时，BE=20.8同理，凸轮回程时，BE=OP=V/W =-hsin()/ （）当=0、60时，BE=0 当=6时，BE=9.3 当=12时，BE=17.6 当=18时，BE=20.9当=24时，BE=28.5 当=30时，BE=30当=36时，BE=28.5 当=42时，BE=20.9最后绘制出图形，测得基圆半径为r=39.54mm由确定基圆半径的公式r代入一个特殊值，得出两个式子：r，及 r由两式相减得 e=7.7 mm(3)利用几何法绘制凸轮轮廓曲线步骤：1) 根据基圆半径和偏心距画出部分。2) 将基圆的一部分70角五等分，作为推程的部分，再以10和60分别画远休和回程的部分。3) 再过各等分线与基圆的交点做该偏置圆的切线。4) 利用反转法原理画该凸轮的轮廓曲线。5) 画滚子半径圆（圆心绕着凸轮的工作轮廓线）。R1=0.2 r=7.9mm。六、设计总结与体会通过这次课程设计，我学到了如何设计一个压床机构，这使我受益良多。这不仅使我温习了如何使用auto cad 画图，开始的时候怎么操作都忘记了，要翻书找，后来就好熟手了，大量的数据处理也很吓人，但是坚持不懈地做就可以完成，还可以锻炼着提高专注程度，令我印象最深刻的就是凸轮，跟教科书的内容完全不同，要通过一些书籍才能找到设计方法，这在某程度上又锻炼了，如何从不会到会的转变，如何应对陌生的问题。总的来说这次课程设计受益匪浅，使我恍如置于日后的工作环境里。l 参考文献1.孙恒，陈作模，葛文杰主编.机械原理.北京：高等教育出版社，20062.濮良贵，纪名刚主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2007电子版机械设计手册R2.03.机械设计课程设计指导书 龚溎义 罗圣国 李平林 张力乃 黄少颜 编 龚溎义 主编高等教育出版社 1990年4月第二版4.机械设计课程设计图册 龚溎义 潘沛霖 陈秀 严国良 编 龚溎义 主编 （哈尔滨工业大学）高等教育出版社 1989年5月第三版