机械原理课程设计——压床

Z S T UZhejiang Sci-Tech University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： 2013年X月X日 目录一. 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-3二压床机构的设计: -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ABCDEF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。 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CECD、EFDE，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l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97)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）凸轮机构构设计已知：从动件冲程H，许用压力角推程角。，远休止角，回程角，从动件的运动规律见表9-5，凸轮与曲柄共轴。要求：按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。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（）mmr/min符号X1X2yHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据70200310601202101/21/4901/21/2（1） 作机构运动简图：（2）长度计算：已知：X170mm，X2200mm，Y310mm， 60，120，H210mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由条件可得；EDE=60DE=DEDEE等边三角形过D作DJEE，交EE于J，交F1F2于HJDI=90HDJ是一条水平线，DHFFFFEE过F作FKEE 过E作EGFF，FKEG在FKE和EGF中，KEGF，FE=EF, FKE=EGF=90FKEEGFKE= GFEE=EK+KE, FF=FG+GFEE=FF=HDEE是等边三角形DE=EF=H=210mm EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=140mm连接AD,有tanADI=X1/Y=70/310又AD=mm在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得：AC=mmAC=mmAB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC)/2=314.425mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm比例尺 0.05mm/(m/s)（3）机构运动速度分析：已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆时针 = lAB = 9.4250.069015=0.650m/s = + 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BC选取比例尺v=0.004m/(mm/s)，作速度多边形 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 (逆时针)0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针)0.20/0.0525=3.809rad/s (顺时针) 项目数值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=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大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多边形图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大小： ? ?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项目数值6.130 3.3005.000 3.2004.200 2.500 9.859 13.571单位m/srad/s（5）机构动态静力分析G2 G3G5FrmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39单位 N Kg.m21）各构件的惯性力，惯性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=16004.200/9.8=685.714N（与as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=10402.500/9.8=265.306N（与as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=8403.200/9.8=274.286N（与aF方向相反）Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程）MS2=Js2*2=1.359.859=13.310N.m （顺时针）MS3=Js3*3=0.3913.571=5.293N.m （逆时针）LS2= MS2/FI2=13.310/685.7141000=19.410mmLS3= MS3/FI3=5.293/265.3061000=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=160.0NF43=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F=20N/mm，作其受力图杆2对B点求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0 864.222120.2776+16001.6873- Ft32314.425=0 Ft32= 339.1786N杆2对S2点求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12157.2125-864.22211.0243-339.1786157.2125=0Ft12=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*COS15*LG3 =0Ft63140-572.60417.153-365.24234.3066+ G3*COS15*17=0Ft63=77.6N构件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0则 Fn23=2401.0N ；Fn63=172.1N构件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 则 Fn12=1752.458N ；F12=1798.258N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb F61=F21=1798.258N. Mb=F21* L =1798.25867.32190.001=121.062N.m（逆时针）项目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63数值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.177.6单位NN.mN项目Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61数值3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0单位N三、凸轮机构设计符号hs单位mm（0）方案31930653575有基圆半径R0=40mm e=8mm 滚子半径 R=8mm在推程过程中：由a=2h2 sin(2/0)/02得当0 =650时，且00=0,即该过程为加速推程段,当0 =650时,且=32.50, 则有a=0,即该过程为减速推程段所以运动方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 在回程阶段，由a=-2h2 sin(2/0)/ 0 2得当0 =750时，且0037.50,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-(/0)+sin(2/0) /(2)当0 =650时，且00=0,即该过程为加速推程段,当0 =650时,且=32.50, 则有a=900Wmax/(2 *n2 *)JF= 1495.84 kg.m2五、 齿轮机构设计已知:齿轮,齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮与曲柄共轴。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 Xmin5=0.3529 mmx6=-0.222 mm Xmin6=-0.8824 mm分度圆直径：d=m* Z=66.0mmd=m* Z=192.0mm基圆直径：d= d*cos=62.024mmd= d*cos= db6=180.433mm齿厚：S=（）*m= 10.961mmS=（）*m= 8.628 mm齿顶高：h=（h+x）*m=8.329mmh=（h+x）*m = 4.642mm齿底高：h=（ h+c- x）*m=4.62mmh=（ h+c- x）*m=8.829mm齿顶圆直径和齿底圆直径：d= d+ 2h=83.618mmd= d-2h=56.675mmd= d+2h=200.325 mmd= d-2h=173.382mm重合度: =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20