机械原理课程设计压床机构42009.pdf

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1、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.错误!未定义书签。.机构简介.错误!未定义书签。机构的动态静力分析.错误!未定义书签。凸轮机构构设计.错误!未定义书签。.设计数据.错误!未定义书签。二、压床机构的设计.错误!未定义书签。确定传动机构各杆的长度.错误!未定义书签。三.传动机构运动分析.错误!未定义书签。.速度分析.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.加速度分析.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.机构动态静力分析.错误!未定义

2、书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。四、凸轮机构设计.错误!未定义书签。五、齿轮设计.错误!未定义书签。.全部原始数据.错误!未定义书签。.设计及计算过程.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。一、机构简介与设计数据.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rF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6z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 机构的动态静力分析 已知：各构件的重量 G 及其对

3、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。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 .设计数据 设计内容 连杆机构的设计及运动分析 符号 1h 2h 3h 3 3 H CDCE DEEF 1

4、n BCBS2 DEDS3 单位 mm 度 mm r/min 数据 I 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 100 1/2 1/2 II 60 170 260 60 120 180 1/2 1/4 90 1/2 1/2 III 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定 G2 G3 G5 maxFr 2SJ 3SJ N 2Kg m 1/30 660 440 300 4000 1/30 1060 720 550 7000 1/30 1600 1040 840 11000 凸轮机构设计 h a

5、 0 01 0 从动杆运动规律 mm 度 17 30 55 25 85 余弦 18 30 60 30 80 等加速 19 30 65 35 75 正弦 齿轮机构的设计 Z5 Z6 m 11 38 20 5 10 35 20 6 11 20 20 6 二、压床机构的设计 确定传动机构各杆的长度 已 知：X1=60,X2=170,y=260,360,3120，1180,2CEHmmCD 32111,.422DSEFBSDEBCDE 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 1180,2CEHmmCD 所以 DE=H=180mm、CD=120mm、而

6、DE：EF=4：1 所以 EF=45 又有勾股定理可得 AB=、BC=由上分析计算可得各杆长度分别为：AB BC 2BS CD DE 3DS EF 120mm 180mm 90mm 45mm 三.传动机构运动分析.速度分析 已知：逆时针；w=n*2/60=VB=wLab=m/s CBCBVVV 大小?方向 CD AB BC ;FEFEVVV 大小?方向 铅垂 CD EF 选取比例尺V=(s*mm)，作速度多边形如图所示；由图分析得：pcuvvc=s VcB=V*bc=s veV*pe=s pfuvvF=s 22psuvvs s Vs3=vc*3/4=s 2BCCBlv=s (顺时针)3CDCl

7、v=s (逆时针)4EFFElv=s (顺时针)项目 BV CV EV FV 2SV 3SV 1 2 3 4 数值 单位/m s/rad s 已知：逆时针；w=n*2/60=VB=wLab=m/s CBCBVVV 大小?方向 CD AB BC ;FEFEVVV 大小?方向 铅垂 CD EF 选取比例尺V=(s*mm)，作速度多边形如图所示；由图分析得：pcuvvc=s VcB=V*bc=s veV*pe=s pfuvvF=s 22psuvvs s Vs3=vc*3/4=s Vfe=V*fe=m/s 2BCCBlv=s (顺时针)3CDClv=s (逆时针)4EFFElv=s (顺时针)项目 B

8、V CV EV FV 2SV 3SV 1 2 3 4 数值 单位/m s/rad s .加速度分析 ABBlwa21=s2 BCnBClwa22=s2 CDnCDlwa23=s2 EFnEFlwa24=s2 ca=anCD+atCD=aB+atCB+anCB 大小：方向：CD CD BA BC CB 选取比例尺a=(m/s2)/mm,作加速度多边形图 cpuaac=s2 epuaaE=s2 cbuaatCB=m/s2 cnuaatCD=s2 aF =aE+anFE +atFE 大小：方向：FE FE aF=a*pf=m/s2 as2=a*ps2=s2 as3=a*ps3=s2 aE=a*pe=

9、s2 CBtCBla2=rad/s2（逆时针）CDtCDla3=rad/s2 （顺时针）项目 aB aC aE Fa 2Sa 3Sa 2 3 数值 单位 m/s2 rad/s2 ABBlwa21=s2 BCnBClwa22=s2 CDnCDlwa23=s2 EFnEFlwa24=s2 ca=anCD+atCD=aB+atCB+anCB 大小：方向：CD CD BA BC CB 选取比例尺a=(m/s2)/mm,作加速度多边形图 cpuaac=s2 epuaaE=s2 cbuaatCB=m/s2 cnuaatCD=s2 aF =aE+anFE +atFE 大小：方向：FE FE aF=a*pf=

10、s2 as2=a*ps2=s2 as3=a*ps3=m/s2 CBtCBla2=rad/s2（逆时针）CDtCDla3=rad/s2 （顺时针）项目 aB aC aE Fa 2Sa 3Sa 2 3 数值 单位 m/s2 rad/s2 .机构动态静力分析 G3 G5 Frmax Js2 Js3 方案 II 1060 720 550 7000 单位 N 1各构件的惯性力，惯性力矩：gaGamFsssg22222=106010=（与2sa方向相反）gaGamFssg33333=72010=（与3sa方向相反）gaGamFFFg555=55010=（与Fa方向相反）10maxrrFF=7000/10=

11、700N 222sIJM=（顺时针）333sIJM=（逆时针）222gIgFMh=333gIgFMh=2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=对杆组 2、3 进行分析：F43+Fg3+G

12、3+Ft63+Fn63+Ft23+Fn23=0 Ft32+Fn32+Fg2+G2+Ft12+Fn12=0 选取比例尺F=10N/mm，作其受力图 Fn63=F*LFn63=10=Ft12=F*LFt12=10=Fn12=F*LFN12=10=F34=F*LF34=10=F45=F34=F56=F*LF56=5=(3)求作用在曲柄 AB 上的平衡力矩 Mb：Mb=F21*LAB=F61=-F21=项目 Fg2 Fg3 Fg5 MI2 MI3 Mb Fn63 Ft63 数值 单位 N N 项目 Fn12 Ft12 F34 F45 F56 F61 数值 单位 N 各构件的惯性力，惯性力矩：gaGam

13、Fsssg22222=106010=（与2sa方向相反）gaGamFssg33333=72010=（与3sa方向相反）gaGamFFFg555=55010=（与Fa方向相反）10maxrrFF=7000/10=700N 222sIJM=（顺时针）333sIJM=（逆时针）222gIgFMh=333gIgFMh=2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

14、得：Ft32=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=对杆组 2、3 进行分析：F43+Fg3+G3+Ft63+Fn63+Ft23+Fn23=0 Ft32+Fn32+Fg2+G2+Ft12+Fn12=0 选取比例尺作其受力图 Fn63=F 3*LFn63=5=191N Ft12=F2*LFt12=10=Fn12=F2*LFN12=10=2458N F34=F3*LF34=5=F45=F34=F56=F3*LF56=5=(3)求作用在曲柄 AB 上的平衡力矩 Mb：Mb=F21*LAB=F61=

15、-F21=项目 Fg2 Fg3 Fg5 MI2 MI3 Mb 数值 单位 N 项目 Ft63 Fn12 Ft12 F34 F45 F56 数值 2458 单位 N 项目 F61 Fn63 Ft63 数值 191 单位 N 四、凸轮机构设计 取 r0=50mm,取 rT=8mm 在推程过程中：凸轮廓线如下:符号 h 0 01 0 单位 mm（0）方案 II 18 30 60 30 80 五、齿轮设计.全部原始数据 齿轮机构的设计 Z5 Z6 m 10 35 20 6.设计及计算过程 齿顶高、齿根高：ha=ha*m=16=6 hf=(ha*+c*)m=6=分度圆直径：d5=mz5=610=60mm d6=mz6=635=210mm 齿顶圆半径:ra5=r5+ha=30+6=36 ra6=r6+ha=105+6=111 齿根圆半径：rf5=r5-hf=rf6=r6-hf=基圆半径：rb5=cos200*d5/2=rb6=cos200*d6/2=分度圆齿厚：S=*m/2=3 分度圆齿距：p=*m=6 标准中心距a: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.