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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763压床机构设计计算说明书姓 名： 学 号：班 级： 指导老师： 年 月I目 录第 1 章 问题的提出 .1第 2 章 设计要求与设计数据 .1第 3 章 机构选型设计 .23.1 选择不同的方案 .23.2 两种设计方案的优缺点比较 .3第 4 章 压床机构的设计 .4第 5 章 凸轮机构设计 .9第 6 章 齿轮机构设计 .10第 7 章 结论 .11第 8 章 收获与体会 .121第 1 章 问题的提出压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的一种机构，它是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直，压制零件等，大部分压床都适用于金属或非金属零件的压印、成型、浅拉伸、整形及压力装配。为了能使压床机构在工作过程中能发挥出它最大的价值，就要在设计该机构的时候注意以下一些要求：（1）设计出一个连杆机构，保证其自由度 F=1，以实现滑块的上下移动。（2）如何保证滑块在进行移动的时候能保持连贯性。（3） 针对工作环境的不同和装卸货物的不同，因设计出滑块的最大提升高度，以及其它连杆的极限位置。（4）在设计机构的时候，要考虑其维修的难易程度，不能比市面上的压床复杂，在设计其局部零件的时候，要采用通用的零件结构，以免在以后发生故障时能方便维修。（5）机构的材料在保证牢固的前提下要考虑其经济成本，不能只考虑材料的坚固程度，要让机构有推广的空间和市场第 2 章 设计要求与设计数据2.1 设计要求：（1）依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组。（2）假设曲柄等速转动，画出滑块 5 的位移和速度的变化规律曲线。在压床工作过程中，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩。（3）取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于 10，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。（4）确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸。2.2 设计数据2已知参数1x（mm）2（mm）y（mm）1（）2（）H（mm）CDEF（r/min1n）1 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 1002 60 170 260 60 120 180 1/2 1/4 903 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90由以上数据中选择第三组数据作为本次设计的基本数据，由此可得：, , , =60, =120； , ,170xm2140x310ym1212CED4F滑块 5 的行程为 210 。第 3 章 机构选型设计3.1 选择不同的方案方案一：曲柄滑块机构简单的连杆机构，用曲柄带动滑块实现压床上下的来回运动。设计的机构简图如3-1。图 3-1 曲柄滑块机构方案二：曲柄六杆机构3所设计的机构简图如 3-2 图所示，多了另一个支点，能使滑块移动更平稳。图 3-2 曲柄六杆机构3.2 两种设计方案的优缺点比较对方案一：该方案机构简单，不需要很多的铰接点，生产成本低，但是该机构的稳定性能不佳，在使用过程中需要一个滑槽提供移动副，会使冲头在运动过程中产生滑动摩擦，从而降低了该机构的效率。所以，在实际工程中，这种机构的实用性能有待商榷。对方案二：该机构在原先的四杆机构的基础上多了一个固定铰链点的杆件，并通过杆件将冲头的移动副设置成不需要依靠机架提供，这样就使得机构的效率大大提高了，而且六杆机构也使得机构更稳定，在实际工程中也有了更加广阔的应用空间。所以，综合以上的两种机构的优缺点，方案二为最佳可行方案，按照所选取的数据，可以设计出满足要求的机构。结论：选择方案二曲柄六杆机构第 4 章 压床机构的设计对该机构进行尺寸计算，在用已知条件求出一些杆件的尺寸后，再对剩余杆件采4用平面连杆机构运动设计的位移矩阵法进行求解，以求得各杆长。由已知条件可知： , , , =60, =120；170xm2140x310ym12, ,滑块 5 的行程为 210 。12CED4F（1） 作机构运动简图：图 4-1 机构简图（2）长度计算：已知：X 170mm，X 2200mm，Y310mm， 60 ， 120，H210mm， 13 13CE/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，FKEG5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=X 1/Y=70/310又AD= mm227037.XY在三角形ADC 和ADC中，由余弦定理得：2 00cos(12.)38.4ACDACDm2 00 6.75.1AB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC)/2=314.425mmBS 2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS 2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：AB BC BS2 CD DE DS3 EF69.015mm 314.425mm 157.2125mm 140mm 210mm 105mm 52.5mm比例尺 0.05mm/(m/s)6（3）机构运动速度分析：已知： ；190/minr逆时针2.425/6nradsA16901./Bl mv= + CvCbv大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BC选取比例尺 v=0.005m/(mm/s)，作速度多边形0.3/.50.6/CvupcmsA.9/18/Bvb0.45/.0./EvupesA./8/Fvf m0.1/50.2/Evuef sA22.3/6/svp330./.50.4/svumsA 0.18/0.314425=0.572rad/s (逆时针 )2BCl 0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针)3Dlv 0.20/0.0525=3.809rad/s (顺时针) 4EFl项目 BCEFvS23S1234数值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.8097单位 m/s Rad/s（4）机构运动加速度分析： 22 219.450.6915.3/BABaLms740nCC2223.7/DD486nFEEF snt tncCDBCBBaaa大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺 a=0.04m/ (mm/s 2),作加速度多边形图20.3/.1.30/Caupcms 5Ee2./tBan“0190tCDucsaF = aE + anEF + atEF大小： ? ?方向： FE EF 20.32/.1.0/Faupf ms 224ss3 23.5/a2/ 985tCBLrads231.90/3.1/D项目 BCE“F2“S3“S238数值 6.130 3.300 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571单位 m/s 2 rad/s 2第 5 章 凸轮机构设计有基圆半径 R0=40mm e=8mm 滚子半径 R=8mm在推程过程中：由 得220sin(/)h当 =600时，且 00=300，则有 a0,即该过程为减速推程段所以运动方程 00(/)sin(2/)(Sh在回程阶段，由 得：20i/当 =800时，且 00=40 0，则有 a0，即该过程为加速回程段所以运动方程 001(/)sin(2/)(Sh当 =600时，且 00=30 0，则有 a0，即该过程为减速推程段所以运动方程 00(/)sin(2/)(Sh 00 50 100 150 200 250 300 350S 0 0.06 0.43 1.38 3.02 5.30 8.05 10.95符号 h s 单位 mm （ 0）方案 3 18 30 60 30 809单位 (mm) 400 450 500 55 600 650S 13.70 15.98 17.62 18.57 18.94 19.00单位 (mm) 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350S 19.00 18.96 18.71 18.08 16.94 15.29 13.18 10.76 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750S 8.24 5.82 3.71 2.06 0.92 0.04 0 0单位 (mm)凸轮廓线如下:第 6 章 齿轮机构设计已知：齿轮 ，齿轮为正常齿制，工5610,3,20,6Z m分 度 圆 压 力 角 模 数作情况为开式传动，齿轮 与曲柄共轴。6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，10取 ，求得140am21.4经计算后取变位系数：5.39xin50.39xm6268分度圆直径： 55dZ6610m基圆直径： 5cos.38bm6975d齿厚： 5(/2tan)10.6Sx6 82齿顶高： *55().39ahm664x齿底高： *55().62fac6689h齿顶圆直径和齿底圆直径： 5527.aadm0ff6619.84h32ff重合度: 561(tant)(tant)1.392ZZ第 7 章 结论在本次设计中，方案二的提出相较于方案一有了很明显的提高，方案一虽然有着结构简单，运动关系不复杂，易于实现等优点，但是它的缺点也显而易见。由于它结构简单，在实际工程应用中就会使其在工作时产生比较强烈的震动，而且也很难保证其冲头的冲压力能否达到随需要的强度，因为此结构缺少必要的稳定机构，所以方案一的机构在实际过程中基本不会被应用。不同于方案一，方案二在一的基础上增加了固定杆机构，使冲头在工作的过程中11能更加平稳，而且也能承受冲头冲压工件时的压力，这样就保证了该压床机构具有比较高的使用寿命，固定杆 的极限位置能满足 ， ，这就保证了机构有DE1602效的工作范围，而冲头所能达到的不同冲压速度和冲压力，也可以通过增加各杆的强度和增加驱动力的大小来决定。基于以上一系列分析，本次设计的压床机构还是满足设计要求的，不过本次设计最大的不足就是没能建立起如同实物的仿真模型，其仿真的大部分内容都是基于杆件与杆件之间相铰来实现的，缺乏一定的真实性，如果想直接将该机构运用到实际工程中还有待进一步的计算与检验。第 8 章 收获与体会本次机械原理课程设计是对我们上学期所学的机械原理的一次总结，通过一学期对自己所设计的课题的不断努力和完善，进一步让自己加深了对机械原理这门课程的理解。在实际设计过程中，不但检验了我对机械原理这么课程的理解能力，而且更加锻炼了我的动手能力。在此期间，为了能使自己设计的机构有“物”可依，查阅大量的文献资料就必不可少，而且在查阅资料的过程中，让我接触到了国内外对机械产品最新的研究，这不但扩展了我的知识面，更让我了解到机械产品在我们日常生活中广泛的应用空间。所以通过这次设计，让我对机械设计产生了浓厚的兴趣，也发现在今后我们国家对设计类人才的庞大需求量，这也为我将来找工作提供了强有力的动力。由于这是我第一次做设计类的课题，让我对实际工程中对设计要求的严谨有了更进一步的了解。在对所设计的机构进行建模的过程中，迫使我去学一些仿真建模软件，而通过对这些软件的学习，加强了我的自学能力，也进一步提高了我的软件操作能力。在操作软件的过程中，让我学会了从不同角度去思考，这也拓展了我的思维，让我学会了换位思考。总而言之，通过本次课程设计大大提高了我的动手能力，为将来应付实际工程中出现的类似问题作了一次很好的热身，这是一次难以忘记的经历。12参考文献1 谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理. 高等教育出版社，20042 王三明 机械原理与设计 课程设计机械工业出版社 2004 P120P1223 熊滨生 现代连杆机构设计 化学工业出版社 2005. 124 B.H 郭烈诺夫 郭和德译 制造技术与机床 1959 年 11 期5 张益丰等编 .精通 MATLAB6.5.北京:中国水利水电出版社,20046 王宏 微机辅助设计压床六杆机构及其运动分析和力分析 1985 沈阳建筑工程学院报7 B.H郭烈诺夫 郭和德译 深拉深压床执行机构的运动学8 岳一领 陆凤仪 张志鸿 平面连杆机构的计算机辅助设计与仿真研究2009年8月 太原科技大学学报9 （苏）奥布尔都也夫 韩云岩译 曲轴压床锻造 1957 机械工业出版社10 John Charles Sharman Drop, press and machine forging 1954 Machinery Pub. 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