机械原理课程设计压床机构.doc

机械原理课程设计说明书姓 名： 李金发 学 号： 班 级： 指导老师： 成 绩： 辽宁石油化工大学2017年12月8日目录 一、机构简介与设计数据31.1.机构简介31.2机构的动态静力分析31.3凸轮机构构设计31.4.设计数据4二、压床机构的设计62.1确定传动机构各杆的长度6三.传动机构运动分析83.1.速度分析83.1.183.1.293.2.加速度分析103.2.1103.2.2123.3. 机构动态静力分析143.3.1143.3.217四、凸轮机构设计21五、齿轮设计225.1.全部原始数据225.2.设计及计算过程22参考文献23一、机构简介与设计数据1.1.机构简介图示为压床机构简图，其中六杆机构为主体机构。图中电动机经联轴器带动三对齿轮将转速降低，然后带动曲柄1转动，再经六杆机构使滑块5克服工作阻力而运动。为了减少主轴的速度波动，在曲柄轴A 上装有大齿轮并起飞轮的作用。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的供油。（a）压床机构及传动系统1.2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。1.3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1.4.设计数据设计内容连杆机构的设计及运动分析符号单位mm度mmr/min数据I50140220601201501/21/41001/21/2II60170260601201801/21/4901/21/2III70200310601202101/21/4901/21/2连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定G2G3G5N1/3066044030040000.280.0851/30106072055070000.640.21/3016001040840110001.350.39凸轮机构设计ha0010从动杆运动规律mm度1730552585余弦1830603080等加速1930653575正弦齿轮机构的设计Z5Z6m113820510352061120206二、压床机构的设计2.1确定传动机构各杆的长度已知：X1=60, X2=170, y=260, ,，如右图所示，为处于两个极限位置时的状态。根据已知条件可得： 因为三角形DFF是等边三角形所以DE=H=180mm、CD=120mm、而DE：EF=4：1所以EF=45又有勾股定理可得AB=57.5 、BC=262.5由上分析计算可得各杆长度分别为：57.5mm262.5mm131.25mm120mm180mm90mm45mm三.传动机构运动分析3.1.速度分析3.1.1已知：逆时针；=n*2/60=9.42VB=wLab=9.420.0575=0.542 m/s大小 0.542 方向 大小 方向 铅垂 CD 选取比例尺V=0.01m/(s*mm)，作速度多边形如图所示；由图分析得：0.0162.27=0.6227m/sVcB=V*bc0.0135.51=0.3551m/sveV*pe=0.0193.13=0.9313m/s0.0191.44=0.9144m/s0.0155.86mm 0.5586m/sVs3=vc*3/4=0.467m/s0.3551/0.2625=1.35rad/s (顺时针)0.6227/0.12=5.19rad/s (逆时针)0.0691/0.045=1.55rad/s (顺时针) 项目数值0.5420.62270.93130.91440.55860.4679.421.355.191.55单位3.1.2已知：逆时针；=n*2/60=9.42VB=wLab=9.420.0575=0.542 m/s大小 0.542 方向 大小 方向 铅垂 CD 选取比例尺V=0.01m/(s*mm)，作速度多边形如图所示；由图分析得：0.0154.75=0.5475m/sVcB=V*bc0.0115.61=0.1561m/sveV*pe=0.0182.13=0.8213m/s0.0176.61=0.7661m/s0.0151.55mm 0.5155m/sVs3=vc*3/4=0.4106m/sVfe=V*fe=0.0140.89=0.4089 m/s0.1561/0.2625=0.5947rad/s (顺时针)0.5475/0.12=4.5625rad/s (逆时针)0.4089/0.045=9.086rad/s (顺时针) 项目数值0.5420.54750.82130.76610.51550.41069.420.59474.56259.086单位3.2.加速度分析3.2.19.4220.0575 =5.108m/s2=1.3520.2625=0.48m/s2=5.1920.12=3.23m/s2 =1.5520.045=0.108m/s2 = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺a=0.025(m/s2)/mm,作加速度多边形图=0.025131.73=3.29m/s2=0.025197.59=4.940m/s2=0.025329.44=8.236 m/s2=0.02525.69=0.6425m/s2aF = aE + anFE + atFE大小： ？ ?方向： FE FEaF=a*pf=0.02512.02=0.3 m/s2as2=a*ps2=0.02548.21=1.205m/s2as3=a*ps3=0.02598.8= 2.47m/s2aE=a*pe=0.025197.59= 4.93m/s2=8.236/0.2625= 31.38 rad/s（逆时针）=0.6425/0.12=5.35 rad/s （顺时针）项目数值5.108 3.294.94 0.31.205 2.47 31.38 5.35单位m/srad/s3.2.29.4220.0575 =5.108m/s2=1.3520.2625=0.48m/s2=5.1920.12=3.23m/s2 =1.5520.045=0.108m/s2 = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺a=0.025(m/s2)/mm,作加速度多边形图=0.025124.89=3.12m/s2=0.025187.33=4.683m/s2=0.02596.37=2.409 m/s2=0.02574.81=1.870m/s2aF = aE + anFE + atFE大小： ？ ?方向： FE FEaF=a*pf=0.02585.07=2.12m/s2as2=a*ps2=0.025162.32=4.058m/s2as3=a*ps3=0.02593.67= 2.34 m/s2=2.409/0.2625= 9.17 rad/s（逆时针）=1.87/0.12=15.58 rad/s （顺时针）项目数值5.108 3.124.683 2.124.058 2.34 9.1715.58单位m/srad/s3.3. 机构动态静力分析3.3.1G2 G3G5FrmaxJs2Js3方案II106072055070000.640.2单位 N Kg.m21各构件的惯性力，惯性力矩：=10601.205/10=127.76N（与方向相反）=7202.47/10=177.84N（与方向相反）=5500.3/10=16.5N（与方向相反）=7000/10=700N=0.6431.38=20.08N.m （顺时针）=0.25.35=1.07N.m （逆时针）=20.08/127.76=157.16mm=1.07/177.84=90.37mm2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，选取比例尺作其受力图构件5力平衡： G5+FI5+F65+F45=0(2)分析构件2、3单独对构件2分析：杆2对B点求力矩，可得: FI2*LI2B+Ft32*LCB+G2*LG2B=0代入数据解得：Ft32=249N单独对构件3分析：杆3对C点求矩得：Ft63*LDC+F43*LF43C-FI3*LF43C-G3*LG3C=0解得: Ft63=-67.90N对杆组2、3进行分析：F43+Fg3+G3+Ft63 +Fn63 +Ft23+Fn23=0Ft32+Fn32+ Fg2+G2+Ft12+Fn12=0选取比例尺F=10N/mm，作其受力图Fn63=F* LFn63=1098.84=988.4NFt12=F* LFt12=109.08=90.8NFn12=F* LFN12=10256.62=2566.2NF34=F* LF34=1056.32=563.2NF45= F34=563.2NF56=F* LF56=524.19=120.95N (3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb：Mb=F21*LAB=2567.80.0575=147.69F61=-F21=2567.8N项目Fg2Fg3Fg5MI2MI3MbFn63Ft63数值127.76177.8416.520.081.07147.69988.467.90单位 N N.m N项目Fn12Ft12F34F45F56F61数值2566.290.8563.2563.2120.952567.8单位 N3.3.21各构件的惯性力，惯性力矩：=10604.058/10=430.15N（与方向相反）=7202.34/10=168.48N（与方向相反）=5502.12/10=116.6N（与方向相反）=7000/10=700N=0.649.18=5.875N.m （顺时针）=0.215.58=3.12N.m （逆时针）=5.875/430.15=13.66mm=3.12/168.48=18.5mm2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，选取比例尺作其受力图构件5力平衡： G5+FI5+F65+F45=0(2)分析构件2、3单独对构件2分析：杆2对B点求力矩，可得: FI2*LI2B+Ft32*LCB+G2*LG2B=0代入数据解得：Ft32=-167.1N单独对构件3分析：杆3对C点求矩得：Ft63*LDC-F43*LF43C+FI3*LF43C-G3*LG3C=0解得: Ft63=323.35N对杆组2、3进行分析：F43+Fg3+G3+Ft63 +Fn63 +Ft23+Fn23=0Ft32+Fn32+ Fg2+G2+Ft12+Fn12=0选取比例尺作其受力图 Fn63=F 3* LFn63=538.2=191NFt12=F2* LFt12=1021.19=211.9NFn12=F2* LFN12=10245.8=2458NF34=F3* LF34=56.66=33.3NF45= F34=33.3NF56=F3* LF56=50.83=4.15N (3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb：Mb=F21*LAB=2467.10.0575=141.86F61=-F21=2467.1N项目Fg2Fg3Fg5MI2MI3Mb数值430.15168.48116.65.883.12141.86单位 N N.m项目Ft63Fn12Ft12F34F45F56数值323.352458211.933.333.34.15单位 N项目F61Fn63Ft63数值2467.1191323.35单位N四、凸轮机构设计符号h0010单位mm（0）方案II1830603080取r0=50mm,取rT=8mm在推程过程中：凸轮廓线如下:五、齿轮设计5.1.全部原始数据齿轮机构的设计Z5Z6m10352065.2.设计及计算过程齿顶高、齿根高： ha=ha*m=16=6 hf=(ha*+c*)m=1.256=7.5分度圆直径： d5=mz5=610=60mmd6=mz6=635=210mm齿顶圆半径: ra5=r5+ ha =30+6=36ra6=r6+ ha =105+6=111齿根圆半径： rf5=r5- hf =30-7.5=22.5rf6=r6- hf =105-7.5=97.5基圆半径：rb5=cos200*d5/2=28.19mmrb6=cos200*d6/2=98.67mm分度圆齿厚： S=*m/2=3分度圆齿距：p= *m=6标准中心距:a= r5+ r6=135mm参考文献1.孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理【M】.8版.北京：高等教育出版社,2013.2.崔洪斌，范春起.AutoCAD实践教程.北京:高等教育出版社,2006.21