机械原理课程设计 压床机构.docx
机械原理课程设计 压床机构 湖南科技大学 课程设计 课程设计名称：机械原理课程设计 学生姓名： 学院： 专业及班级： 学号： 指导教师： 2022 年 1 月 10 日 课程设计任务书 机电学院机制系系主任： 学生班级：2022材成1、2、3 班日 期： 一、设计目的： 在学习和了解机械的通用构件和机械运行基本原理的基础上，要求学生理论与实践相结合，深入了解机械的通用构件和机械运行基本原理在工程常见机械中的应用，提高学生将机械原理的基本概念和原理综合应用能力和实际动手能力。 二、学生提交设计期限： 在本学期2022年12月17日至2022年12月21日完成，设计必须学生本人交指导老师评阅。 三、本设计参考材料： 机械原理机械原理课程指导书 四、设计题目的选定： 参考设计题目附后页，任选一题。 五、设计要求： 1、查阅相关资料； 2、提出整体系统设计方案； 3、详细设计所设计机构的原理、组成及参数等； 4、说明设计分析的步骤和计算过程； 5、设计过程绘制相关设计的CAD图纸。 六、设计成果及处理说明书主要章节： 1设计成果（包括说明书、CAD图纸等）； 2设计说明书格式及主要章节： a.封面（参照学院规定标准）； b.设计任务书（包括选定设计题目与要求，可复印）； c.目录 d.说明书正文；（主要包括系统总体方案分析及参数确定；） e.设计总结及体会； f.参考文献 七、设计所得学分及成绩评定： 本设计单独算学分及成绩：占1个学分。 考核与评分主要分四个方面： 1学生平时出勤及工作态度； 2说明书、设计图纸的规范与正确程度及独立工作能力； 3答辩成绩（部分学生）。 八、设计进度与答疑： 1、确定设计题目及查阅资料，并确定方案：12.17日； 2、虚拟仪器设计及撰写设计报告：12.18日； 3、运行调试检测与修改，完成课程设计报告：12.1912.20日； 4、提交设计报告，部分学生答辩：12.21日。 学生签名：指导老师签名： 学号： 日期：日期： 目录 1.设计要求- 1 1.1压床机构简介-1 1.2设计内容- 2 -2 -2 -2 1.2.4凸轮机构设计-2 -2 2压床机构的设计: -2 2.1连杆机构的设计及运动分析-2 -2 2.1.2长度计算-3 2.1.3机构运动速度分析-5 -7 3凸轮机构设计-9 4齿轮机构设计-11 5心得体会-1 2 6参考书籍 - -13 1. 设计要求 1.1压床机构简介 图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，六杆机构使滑块克服阻力Fr,而运动,曲柄通过连杆，摇杆带动滑块克服阻力Q冲压零件。当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在0.75H内无阻力；当在工作行程后0.25H行程时，冲头受到的阻力为Q，当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。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。设计数据见表6-2。 图1 机构简图图2 凸轮简图 图3 齿轮机构图4 阻力线图 1.2.设计内容： 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。 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。 已知：机器运转的速度不均匀系数，有动态静力分析中所得的平衡力矩M y ，驱动力矩Ma为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。 要求：用惯性力法求飞轮动惯量J F . 已知：从动件冲程H，许用压力角推程角，远休止角s，回程角'，从动件的运动规律，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 min 。 选取滚子半径r g ，绘制凸轮实际廓线。 已知：齿数Z 5,Z 6 模数m分度角齿轮为正常齿制，工作情况为开式齿轮，齿轮与曲柄 共轴。 要求：选择两轮变位系数x 1,x 2,计算此对齿轮传动的各部分尺寸。 2.压床机构的设计 2.1作机构的位置简图 机构的极限点和中间的位置简图 图5 机构位置简图 2.1.2 长度计算 表1 设计数据表 1. 已知：X 170mm X 2200mm ，Y 310mm 3'60°，3''120° H 210mm CE/CD=1/2, EF/DE=1/4 由条件可得；E 1DE 2=60° DE 2=DE 1 DE 1E 2等边三角形 过D 作DJ E 1E 2，交E 1E 2于J ，交F 1F 2于H DE 1=DE 2 E 1DE 2=60°JDE 1=30° 又 360° JDI=90° HDJ 是一条水平线， DH F 1F 2 F 1F 2 E 1 E 2 过F 2作F 2 KE 1 E 2 过E1作E 1 GF 1 F 2 ，F 2 KE 1 G 在F 2KE 2 和E 1 GF 1 中，KF 2 GE 1 ，F 2 E 2 =E 1 F 1 , F 1KE 1 =E 2 GF 2 =90° F 1KE 1 E 2 GF 2 KE 2= GF 1 E 1E 2 =E 2 K+KE 1 , F 1 F 2 =F 1 G+GF 2 E 1E 2 =F 1 F 2 =H DE 1E 2 是等边三角形 DE 2=F 1 F 2 =H=210mm DE=210mm EF/DE=1/4, CE/CD=1/2 EF=DE/4=210/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*210/3=140mm 连接AD,有tanADI=X 1 /Y=70/310 又AD=317.33 =mm 令ADI=责sin=70/317.33 cos=310/317.33 在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得： AC 2=) 120 cos( . 20 2 2 - - +CD AD AD CD=383.44mm AC 1=) 60 cos( . 20 2 2 - - +CD AD AD CD=245.41mm AB=(AC2-AC1)/2= 69.015mm BC=(AC1+AC2)/2=314.425mm BS 2/BC=1/2 DS 3 /DE=1/2 BS 2=BC/2=157.21 mm DS 3 =DE/2=105mm 由上可得各杆件的长度： 表2 杆件的长度表 2.1.3 机构运动速度分析 已知：n1=90r/min ；机构处于B ，分析速度。 图6 机构位置图 1 = 2601?n rad/s = 260 90 ? =9.425 rad/s 逆时针 v B = 1·l AB = 9.425×0.069015=0.650m/s C v = B v + Cb v 大小 ? 0.65 ? 方向 C D AB BC 选取比例尺v=0.004m/(mm/s)，作速度多边形 图7 速度多边形 v C u v · pc 0.03/0.05=0.600m/s v CB u v · bc 0.009/0.05=0.180m/s v E u v · pe 0.45/0.05=0.900m/s v F u v · pf 0.44/0.05=0.880m/s v FE u v · ef 0.01/0.05=0.200m/s v S 2 u v · 2 ps 0.031/0.05mm 0.620m/s v S 3 u v · 3ps 0.022/0.05mm 0.440m/s 2BC CB l v 0.18/0.314425=0.572rad/s (逆时针) 3CD C l v 0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针) 4 EF FE l v 0.20/0.0525=3.809rad/s (顺时针) 表3 速度表 项 目 数 值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.809 单 位 m/s Rad/s a B =12LAB=9.4252×0.069015=6.130m/s 2 a n CB =22LBC=0.5722×0. 314425=0.103m/s 2 a n CD =32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s 2 a n FE =42LEF=3.8092×0.0525=0.762m/s 2 c a = a n CD + a t CD = a B + a t CB + a n CB 大小： ？ ？ ？ 方向： ？ C D CD B A BC C B 选取比例尺a=0.04m/ (mm/s 2),作加速度多边形图 图8 加速度多边形图 a C = u a · ''c p =0.0033/0.01=3.300m/s 2 a E =u a · ''e p =0.05/0.01=5.000m/s 2 a t CB =u a · =0.031/0.01=3.100m/s 2 a t CD =u a · "'n c =0.019/0.01=1.900m/s 2 a F = a E + a n EF + a t EF 大小： ? ? 方向： F E EF a F =0.032/0.01=3.200m/s 2 a s2=0.042/0.01=4.200m/s 2 a s3=0.025/0.01=2.500m/s 2 2 = a t CB /L CB =3.100 /0.314425=9.859 m/s 2 3 = a t CD /L CD =1.900/0.14=13.571 m/s 2 表4 加速度表 3、凸轮机构设计 表5 凸轮参数 2).凸轮机构设计 1. 凸轮基本尺寸 凸轮的基本参数如表6-2，因而凸轮的角速度为w=9.425rad/s 。利用余弦加速度运动规律的推程的运动方程式（4-3a)，回程的运动方程式（4-3b)可知， 当=27.50时，从动件速度v 有最大值，且为v=292.93mm/s 因而e=v/2w=15.5mm 取e=16mm ? ?-=2 /)/cos(12/)/cos(2/)/sin(02022 20 0h s hw a hw v (4-3a) ? ?-=-=+=' 2/)'/cos('2/)'/sin(2 /)'0/cos(1002 20hw a hw v h s ( 4-3b) 再利用公式（4-13)和 (4-12)可求的凸轮的基圆半径r 0=40mm r 02 2 )tan /)/(e s e d ds +- (4-13) r t 0.4r0 (4-14) 有基圆半径R0=40mm e=16mm 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=32.50, 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=32.50, 则有a Xmin 5=0.3529 mm x 6=-0.222 mm > Xmin 6=-0.8824 mm 分度圆直径： d 5=m* Z 5=66.0mm d 6=m* Z 6=192.0mm 基圆直径： d 5b = d 5*cos =62.024mm d 6b = d 6*cos = db6=180.433mm 齿厚： S 5=（tan *22/x +）*m= 10.961mm S 6=（tan *22/x +）*m= 8.628 mm 齿顶高： h 5a =（h *a +x 5）*m=8.329mm h 6a =（h *a +x 6）*m = 4.642mm 齿底高：
