压床机构设计-机械原理课程设计说明书.docx

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1、压床机构设计-机械原理课程设计说明书 压床机构设计说明书班级 :XXXX 学号 :XXX 姓名:XX 完成日期:XXXX年XX月 一、压床机构简介 (2) 1.压床机构简介 (2) 2.设计内容 (3) （1）机构的设计及运动分折 (3) （2）凸轮机构构设计 (3) 二、执行机构的选择 (4) 方案一 (4) （1）运动分析 (4) （2）工作性能 (4) （3）机构优、缺点 (5) 方案二 (5) （1）运动分析 (5) （2）工作性能 (6) （3）机构优、缺点 (6) 方案三 (6) （1）运动分析 (7) （2）工作性能 (7) （3）机构优、缺点 (7) 选择方案 (7) 三、主要

2、机构设计 (8) 1、连杆机构的设计 (8) 2、凸轮机构设计 (8) 四、机构运动分析 (13) 五、原动件原则 (16) 六、传动机构的选择 (16) 七、运动循环图 (18) 八、设计总结 (19) 九、参考文献 (20) 一、压床机构简介 1.压床机构简介 压床机械是被应用广泛的锻压设备它是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成。图1为压床机械传动系统示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮减速传动装置后，带动冲床执行机构（六杆机构，见图2）的曲柄转动，曲柄通过连杆，摇杆带动冲头（滑块）上下往复运动，实现冲压零件。在曲柄轴的另一端，装有供润

3、滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。 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4 的上、下极限角，滑块的冲程H，比值 CBBO4、CDCO4，各构件质心S 的位置，曲柄转速n1。 要求：将连杆机构放在直角坐标系下，编制程序，并画出运动曲线，打印上述各曲线图。（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2 和连杆5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：通过建立机构仿真模型，并给系统加力，编制程序求出外力，并作曲线，求出最大平衡力矩和功率。 （2）凸轮机构构设计 已知：从动

4、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3，凸轮与曲柄共轴。 要求：根据给定的已知参数，确定凸轮机构的基本尺寸，并将运算结果写在说明书中。将凸轮机构放在直角坐标系下，编制程序画出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮运动仿真模型。 表3 二、执行机构的选择 方案一 （1）运动分析 该执行机构中不考虑凸轮机构，活动构件数n=5，低副数目Pl=7，高副数目Ph=0，不存在虚约束等，由以上条件可知机构自由度F=1，机构具有确定的自由度。电动机通过减速传动机构（齿轮传动）带动原动件曲柄1做匀速圆周运动，原动件曲柄1带动连杆2运动，连杆2带动摆杆5和连杆4运动，从而

5、使滑块4在竖直方向上做往复运动，从而实现压压床的功能。在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。 （2）工作性能 曲柄1做匀速圆周运动，连杆2随着曲柄1的周转不断的改变角度，摆杆5和连杆4也随着连杆2的角度变化产生运动，从而使滑块3速度变化，由于该机构不存在急回运动，使得滑块工作时的速度比较慢。在压床工作时，要实现机构的往返运动，必须给曲柄增加一个力才能使其正常工作，在工作行程中，连杆2、4，摆杆5，曲柄1也受到滑块3的反作用力各杆受力弯曲，对各杆的弯曲强度要求比较高，特别是杆2。 （3）机构优、缺点 优点： 该机构在设计上不存在影响机构运动的死角，机构在运转工程中不会因为机

6、构本身的问题而突然停下来。机构使用凸轮和连杆机构，设计简单，维修、检测都很方便。该机构使用的连杆和凸轮都不是紧密的结构，不需要不需要特别的材料，加工工艺，具有很好的经济效益。缺点： 机构传递运动的构件过多，而且对各构件的强度要求相对较高，尤其是杆件2，不适用与较高的载荷。结构过于分散，不能以较小的力获得较大的效果。机构越多传递效率越差，损耗越多。所以此方案不适用于压床。 方案二 （1）运动分析 该执行机构中不考虑凸轮机构，活动构件数n=5，低副数目Pl=7，高副数目Ph=0，由以上条件可知机构自由度F=1，机构具有确定的自由度。电动机通过减速传动机构（齿轮传动）带动原动件曲柄1做匀速圆周运动，

7、原动件曲柄1带动连杆2运动，连杆2带动摆杆3运动，滑块5在摆杆3上滑动，滑块,5和滑块4通过转动副相连接，从而使滑块4在竖直方向上做往复运动，从而实现压压床的功能。在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。 （2）工作性能 曲柄1做匀速圆周运动，连杆2随着曲柄1的周转不断的改变角度，摆杆3也随着连杆2的角度变化产生运动，从而使滑块4、5速度变化。在压床工作时，要实现机构的往返运动，必须给曲柄增加一个力才能使其正常工作，在工作行程中，连杆2、摆杆3、曲柄1也受到滑块4的反作用力各杆受力弯曲，对各杆的弯曲强度要求比较高，特别是杆3。 （3）机构优、缺点 优点： （1）该机构在设计

8、上不存在影响机构运动的死角，机构在运转工程中不会因为机构本身的问题而突然停下来。机构使用凸轮和连杆机构，设计简单，维修、检测都很方便。 （2）结构紧凑，传动效果好，机构运动过程中有急回运动，能获得较大的效率。 缺点： （1）机构对滑块5和摆杆的要求较高，对滑块5工作表面的摩擦系数要求比较高，对摆杆3的抗弯强度要求比较高，不适用于较高载荷。 （2）该机构所占的空间比较大。 方案三 （1）运动分析 该执行机构中不考虑凸轮机构，活动构件数n=5，低副数目Pl=7，高副数目Ph=0，不存在虚约束等，由以上条件可知机构自由度F=1，机构具有确定的自由度。电动机通过减速传动机构（齿轮传动）带动原动件曲柄1

9、做匀速圆周运动，原动件曲柄1带动连杆2运动，连杆2带动摆杆3运动，摆杆3带动连杆4，从而使滑块,5在竖直方向上做往复运动，从而实现压压床的功能。在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。 （2）工作性能 曲柄1做匀速圆周运动，连杆2随着曲柄1的周转不断的改变角度，摆杆3随着连杆2的运动而运动，从而带动连杆4的角度变化，从而使滑块5速度变化，由于该机构存在急回运动，使得滑块工作时的速度比较快。在压床工作时，要实现机构的往返运动，必须给曲柄增加一个力才能使其正常工作，在工作行程中，连杆2、4，摆杆3，曲柄1也受到滑块5的反作用力各杆受力弯曲，对各杆的弯曲强度要求比较高。 （3）机

10、构优、缺点 优点： （1）该机构在设计上不存在影响机构运动的死角，机构在运转工程中不会因为机构本身的问题而突然停下来。机构使用凸轮和连杆机构，设计简单，维修、检测都很方便。 （2）结构紧凑，传动效果好，机构运动过程中有急回运动，能获得较大的效率。 （3）加工制造简单，成本小，载荷冲击较大，可以小批量生产，使用寿命长 缺点： 机械本身不可避免的存在一些问题。 选择方案 设计要求我们使用寿命为十年,每日一班制工作,载荷为中等冲击，允许曲柄，综合比较上诉三种方案的优缺点，考虑各种因素，最后选择方案三为设计方案。 三、主要机构设计 1、连杆机构的设计 由图可知DD1=150mm CC1O4为等边三角形

11、 四边形CC1D1D为平行四边形CO4=C1O4=CC1=DD1=150mm CD=0.25CO4=37.5mm CB=BO4/2 BO4=100 tanO2O4E=0.1875 O2O4E=10.62 B1O4O2=49.38O2O4=163mm 2BO4*O2O4*cosB1O4O2=BO42+O2O42-B1O22 B1O2=123.87mm 2BO4*O4O2*COSBO4O2=BO42+O4O22-BO22 BO2=217.68mm O2A=(O2B-O2B1)/2=46.905mm AB=O2A+O2B1=170.775mm 四杆长度：O2A=46.905mm AB=170.775

12、mm BO4=100mm CD=37.5mm BC=50mm 2、凸轮机构设计 凸轮机构的设计及其运动曲线采用的是软件编程制作，按照选择数据的设计要求推动从从动件8的推、回程运动规律均为正弦运动。正弦运动既无刚性冲击又无柔性冲击所以我们即按其正弦规律进行设计。解析法设计凸轮，需要求出凸轮轮廓曲线的解析函数式。盘形凸轮轮廓曲线是一种平面曲线，通常可用直角坐标来描绘。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rr。下面按照给定已知条件来设计该凸轮的轮廓曲线。 下面求凸轮的理论轮廓曲线方程: 以凸轮的基圆圆心为直角坐标轴的原点。Y 轴与推杆轨道，平行且指向上方

13、。因为理论廓线由推程、远休止、回程和近休止四部分组成，所以轮廓的直角坐标方程也分四段求出。 （1）推程部分：在此阶段作等加速度上升。以下为运动位移方程： s=h(/0)-sin(2/0 )/(2) v=h 1-cos(2/0 )/ 0 a=2 h*sin(2/0 )/ 由题意得 h=20 0=70 （2）远休止部分：此期间推杆静止，s=20mm,所以该部分凸轮廓线为一段圆弧其 半径为 2 20)(e s s R += ，e=0。凸轮廓线的直角坐标参数方程为: x = R sin ? y = R cos ? 式中? 是圆弧上的点和原点之间的连线与 Y 轴的夹角。根据理论廓线在图中的 几何关系可得

14、： R e arctan += （7080） （3）回程部分:以下为回程运动方程： s=h1-(/ )+sin(2/ )/(2) v=h cos(2/ )-1/ a=-2h sin(2/ )/ （4）近休止部分：运动到这一阶段，推杆静止，s=0,该部分凸轮的理论轮廓曲线为基圆的一部分圆弧。所以凸轮廓线的直角坐标参数方程为： x = r 0sin ? y = r 0cos ? 式中 ? 是圆弧上的点和原点之间的连线与 Y 轴的夹角，根据理论廓线在图中 的几何关系，可得： 0arctan s e += 所以有 x=r 0sin(+?) y=r 0cos(+?) （150360） 3、(1)凸轮基圆半径（）的确定： 我们选取凸轮基圆半径r0=60mm，滚子半径公式(0.10.15) r0，得出滚子半径9mm，根据方程，利用软件编程，得出下图。