机械原理压床设计

机械原理课程设计说明书设计题目：压床机构设计专业班级：XXX姓名学号：XXX指导教师：XXX完成日期：X年X月X日目录. 设计要求 31. 压床机构简介 32. 设计内容 3(1) 机构的设计及运动分折 3(2) 机构的动态静力分析 3(4) 凸轮机构设计 3压床机构的设计 : 41. 连杆机构的设计及运动分析 4(1) 作机构运动简图 4(2) 长度计算 4(3) 机构运动速度分析 5(4) 机构运动加速度分析 6(5) 机构动态静力分析 8三凸轮机构设计 11四飞轮机构设计 12五齿轮机构设计 13六心得体会 14七、参考书籍 14一、压床机构设计要求1. 压床机构简介图96所示为压床机构简图。其中，六杆机构 ABCDE为其主体机构，电 动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴的 速度波动，在曲轴 A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各 运动副用的油泵凸轮。189-&表设计数据2. 设计内容：（1）机构的设计及运动分折已知：中心距x1、x2、y,构件3的上、下极限角，滑块的冲程 H,比值 CEZCD EF/DE各构件质心S的位置，曲柄转速n1。要求：设计连杆机构，作机构运动简图、机构12个位置的速度多边形和 加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在I号图纸上。2）机构的动态静力分析已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js（曲柄1和连杆4的重力 和转动惯量（略去不计），阻力线图（图9 7）以及连杆机构设计和运动分析中所 得的结果。要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力 矩。作图部分亦画在运动分析的图样上。3）凸轮机构构设计二、压床机构的设计1、连杆机构的设计及运动 分析设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm(o)mmr/mi n符号X1X2yI pII pHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据70200310601202101/21/4901/21/2o工作叮用/已知：从动件冲程H, 许用压力角a 推程角 3。,远休止角S ?回程角 S ，从动件的运动规律见 表9-5，凸轮与曲柄共轴。要求：按a 确定凸轮 机构的基本尺寸.求出理论 廓线外凸曲线的最小曲率半径P。选取滚子半径r，绘 制凸轮实际廓线。以上内容 作在2号图纸上(1)作机构运动简图:(2)长度计算：已知：Xi = 70mm,X2= 200mm, Y = 310mm,1 11叭二 60,叽二 120,H= 210mmCE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS JBC=1/2, DS a/DE=1/2。由条件可得；/ EDE =60vDE=DE DEE等边三角形过D作DJ EE，交EE于J,交F1F2于HvZ JDI=90 HDJ是 一条水平线， DHL FF FF / EE过 F 作 FKL EE 过 E作 E G 丄 FF,： FK= E G 在E GF 中，KE= GF, FE=E F,Z FKE=/ E GF =90 FKEA E GF KE= GF-EE =EK+KE, FF =FG+GF EE =FF =H DEE是等边三角形 DE=EF=H=210mm EF/DE=1/2, CE/CD=1/2EF=DE/4=180/4=52.5mmCD=2*DE/3=2*180/3=140mm连接 AD,有 tan / ADI=X/Y=70/310又 AD= X2 Y2.702 3102 317.33mm在三角形厶ADCFHA ADC中，由余弦定理得：A。虫几皿匸询9沖込血型=383 44 mmACD2 -2ADC D*ms(r 12_72) = 245 41mm AB=(AC-AC )/2=69.015mm BC=(AC+AC )/2=314.425mm BS/BC=1/2, DS 3/DE=1/2 BS=BC/2=314.46/2=157.2125mmDS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：ABBCBSCDDEDSEF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm比例尺 0.05mm/(m/s)(3)机构运动速度分析:已知：n1=90r/min；Vc = 匕？2 rad/s =90?2=9.425 逆时针60 60i I ab = 9.425 X 0.069015=0.650m/s大小？0.65?方向 丄CD 丄AB 丄BC选取比例尺卩v=0.004m/(mm/s)，作速度多边形Vc 二 Uv pc=0.03/0.05=0.600m/sVCB 二 Uv be=0.009/0.05=0.180m/sVe 二 Uv pe=0.45/0.05=0.900m/sVf 二 Uv Pf=0.44/0.05=0.880m/sVFE 二 Uv ef=0.01/0.05=0.200m/sVS2 二 Uv PS2=0.031/0.05mm = 0.620m/sVS3 二 Uv PS3=0.022/0.05mm = 0.440m/s.VCB2 = ll BC=0.18/0.314425=0.572rad/s （逆时针3 3 = 乂 = 0.60/0.140=4.290rad/s（ 顺时针）l CD3 4 = Vie = 0.20/0.0525=3.809rad/s（ 顺时针）l EF项 目BCEFVS2S31234数 值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809单 位m/sRad/s（4）机构运动加速度分析：aB= 3 12LAB=9.42x 0.069015=6.130m/sanCB= 3 2= atCB/LCB= 3.100 /0.314425 =9.859 m/s = dCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s 2LBC=0.57z2x 0. 314425=0.103m/sanCD= 3 32LCD=4.290x 0.14=2.577m/s 2anFE =3 42LEF=3.8092X 0.0525=0.762m/sac = anCD+ dCD= aB + dCB + anCB大小：? V? V?V方向：? C D 丄 cd BA 丄 BC C B2选取比例尺卩a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多边形图丄EFaF=UaaC=U a 1 1 0p c =0.0033/0.01=3.300m/saE=U a 2p e =0.05/0.01=5.000m/saCB= Ua=0.031/0.01=3.100m/saCD= Ua n C=0.019/0.01=1.900m/saF=aE + anEF + afEF22大小: 方向:V ?F Ep f =0.032/0.01=3.200m/s 2as2=U a=0.042/0.01=4.200m/sas3=u at - =0.025/0.01=2.500m/s项目aBacaEaFaS2a S3”23数值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.571单位m/s2rad/s 2(5)机构动态静力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3万案川16001040840110001.350.39单位NKg.m21）.各构件的惯性力，惯性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=1600 x 4.200/9.8=685.714N （与 as2方向相反） FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040 x 2.500/9.8=265.306N （与 as3方向相反） FI5= m5* aF=G5*aF/g=840 x 3.200/9.8=274.286N （与 aF 方向相反） Fr=11000*0.1=1100 N.m （返回行程）MS2=Js2*a 2=1.35 x （顺时针）MS3=Js3*a 3=0.39 x （逆时针）LS2= MS2/FI2=13.310/685.714 x 1000=19.410mmLS3= MS3/FI3=5.293/265.306 x 1000=19.951mm2）.计算各运动副的反作用力（1）分析构件5对构件5进行力的分析，选取比例尺卩F=20N/mm作其受力图构件 5 力平衡：F45+F65+FI5+ G5=0 则 F45= 1140.0N ; F65=160.0N F43=F45 （方向相反）(2)对构件2受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺卩F=20N/mm作其受力图杆 2 对 B 点求力矩，可得：FI2*LI2+G2*L2 -F t32*LBC =0864.222 X 120.2776+1600 X 1.6873- F t32X 314.425=0F t32= 339.1786N杆 2 对 S2点求力矩，可得：匸12*LBS2 -FI2*LS2 -F t32*LCS2 =0Ft12X 157.2125-864.222 X 11.0243-339.1786 X 157.2125=0 Ft12=399.781N(3)对构件3受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺卩F=0.05mm/N作其受力图杆 3 对点 C 求力矩得：Ft63*LCD - F43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15o*LG3 =0Ft63X 140-572.604 X 17.153-365.242 X 34.3066+ G3*COS15)*17=0 Ft63=77.6N构件 3 力平衡：Fn23+ F t23+F43+FI3+ Ft63+Fn63+G3=0则 Fn23=2401.0N; Fn63=172.1N构件 2 力平衡：F32 + GZ+FI2+ Ft 12+Fn12=0则 Fn12=1752.458N ; F12=1798.258N(4)求作用在曲柄AB上 的平衡力矩MbF61= F2 仁1798.258N.Mb=F21* L =1798.258 X67.3219 X 0.001(逆时针)项目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63数值685.714265.306274.28613.310：5.29340.68172.177.6 单位NN.mN项目Fn12F12_n _亠F23F23F34F45F65F61数值：3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0 :单位N三、凸轮机构设计符号ha Ss ss /单位mm(0)方案31930653575有基圆半径Ro=4Omm e=8mm滚子半径R=8mm在推程过程中：由 a=2n h 32 sin(2 nS / S 0)/ S 02得当S 0 =65时，且00 S =0,即该过程为加速推程段, 当S 0 =650时，且S =32.50,则有a=0,即该过程为减速推程段 所以运动方程 S=h (S/S 0) -sin(2 nS /S 0)/(2 n )在回程阶段，由 a=-2 n hw 2 si n(2 nS / S 0)/ S 0 2 得当S 0 =750时，且00S 37.50,则有a=37.50,则有a=0,即该过程为加速回程段 所以运动方程 S=h1-( S / S 0 )+s in(2 nS / S 0) /(2 n )当S 0 =650时，且00 S =0,即该过程为加速推程段 当S 0 =650时，且S =32.50,则有a=900A/Vmax/( n *n2 *JF= 1495.84 kg.m2五、齿轮机构设计已知：齿轮Z5 11，Z6 32,分度圆压力角20，模数m 6 ,齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮z6与曲柄共轴。由于其中一齿轮齿数小于17,要避免产生根切现象必存在变位系数，必要增大 其中心距，取 a =130mm求得 =21,142 经计算后取变位系数：x5=0.393 mm Xmi n5=0.3529 mmx6=-0.222 mm Xmi n6=-0.8824 mm分度圆直径：d5=m* Z5=66.0mmd6=m* Z6=192.0mm基圆直径：db5= d 5*cos =62.024mmdb6= d 6*cos = db6=180.433mm齿厚：S5=( /2 2x* tan )*m= 10.961mmS6=( /2 2x* tan )*m= 8.628 mm齿顶高：ha5=(ha +x5)*m=8.329mmha6 =(ha +x6)*m = 4.642mm齿底高：* *hf5=( h a+c - x 5)*m=4.62mmhf6=( h *, +c*- x 6)*m=8.829mm齿顶圆直径和齿底圆直径：da5= d 5+ 2h a5=83.618mmd f 5 = d 5 -2h f5 =56.675mmda6= d 6 +2ha6 =200.325 mmdf6= d 6-2h f6=173.382mm重合度：1厂Z5(ta n a5 tan ) Z6(tan a6 tan )=1.390六、心得体会对于机械原理 , 我对其一直表示很害怕 ,因为我听学长学姐说机械原理这门 课很难学， 很多人都挂在这上面了。 因此，我在平时花费在机械原理的时间也比 其他课多很多，期末考试成绩也不错。机械原理课程设计这是我入大学的一次做课程设计。 开始我不知道什么 是课程设计， 因此有些茫然和不知所措， 但在老师的指导和同学的互相帮助下还 是按时完成了设计。这次课程设计让我体会很深，也学到了很多新东西。 “纸上 得来终觉浅，觉知此事要躬行” ，不经过实践，我们又怎么能将书里的知识与实 际联系在一起。在这次课程设计中， 充分利用了所学的机械原理知识， 根据设计要求和运动 分析，选用合理的分析方案，从而设计出比较合理的机构来。这次课程设计，不 仅让我们把自己所学的知识运用到实际生活中去，设计一些对社会有用的机构， 也让我们深刻体会到团体合作的重要性， 因为在以后的学习和工作中， 但靠我们 自己个人的力量是远远不够的， 必须积聚大家的智慧， 才能创造出令人满意的产 品来。通过这次试验我才亲身体会到自己学的知识与实际动手之间还有一定的差 距。首先在画图方面， 如何布局才能使图让人清晰易懂， 不显得空旷和不浪费纸 张。其实要事先想好在哪一部分画什么， 并确定相应的比例尺。 在对结构进行力 的分析的时候， 首先要确定各杆的运动方向， 再确定其受力方向。 在画图的时候 要力求精确，只有这样才能使计算结果与实际相差不大。 在画图的过程中， 间接 的帮我们复习了以前的知识，比如机械制图，理论力学等。同时，这次课程设计也为我们以后的毕业设计打下了一个基础， 我相信， 经 过这次设计，我们毕业设计的时候不再会象现在这么茫然了，也一定能做好它。七、参考书籍1. 机械原理（第七版）孙恒 , 陈作模 等主编2. 材料力学（第五版）刘鸿文主编3. 机械原理课程设计指导书罗洪田主编