机械原理课程设计——压床机构设计

1、.目录一 压床机构设计要求21.压床机构简介22.设计内容23.设计数据3二 机械机构简图4三 机构速度运动分析6四 加速度分析8五 机构动态静力分析10六 计算各运动服的反作用力111对构件5受力分析112对构件2受力分析123对构件3受力分析134曲柄的力矩14七 凸轮结构设计14八 齿轮结构设计16 一 压床机构设计要求1.压床机构简介图96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5克服阻力Fr而运动。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

2、另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。 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。（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

3、图部分亦画在运动分析的图样上。（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3.设计数据二 机械机构简图 (uL=0.002m/mm)已知：X170mm，（uv=0.002m/mm）X2200mm，Y310mm， 60°，120°，H210mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由条件可得；EDE=60

4、°DE=DEDEE等边三角形过D作DJEE，交EE于J，交FF于HJDI=90°HDJ是一条水平线，DHFFFFEE过F作FKEE 过E作EGFF，FKEG在FKE和EGF中，KEGF，FE=EF, FKE=EGF=90°FKEEGFKE= GFEE=EK+KE', FF=FG+GFEE=FF=HDE'E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=X1/Y=70/310又AD=mm在三角形ADC和A

5、DC中，由余弦定理得：AC=（CD2+AD2-2AD*CD*COS(120O-12.72O)=383.44mmAC=（CD2+AD2-2AD*CD*COS(60O-12.72O)=245.41mmAB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC)/2=314.425mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm由上可得： ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm三 机构速度运动分析 （uv=0

6、.01m/s/mm）已知：n1=90r/min；1 = rad/s = =9.425 逆时针vB = ·LAB = 9.425×0.069015=0.650m/s VC = VB + VCB 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BCVCuv· 0.26m/sVCBuv· 0.64m/sVEuv· 0.39m/sVF uv· 0.30m/sVFEuv·0.18m/sVS2uv·0.32m/sVS3uv·0.195m/s 2VC/LBC2.04rad/s (逆时针) 3VC/LCD1.86 rad/s（顺

7、时针） 4VFE/LEF3.43 rad/s（顺时针）项目VBVCVEVFVS2VS3数值0.6500.260.390.300.320.1959.4252.041.863.43单位m/sRad/s 四 加速度分析 (ua=0.01m/s/mm)aB=12* LAB=9.43×9.43×0.069=6.140m/s2anCB=22*LBC=2.04×2.04×0.314=1.31m/s2anCD=32*LCD=1.86×1.86×0.14=0.48m/s2 anFE =42*LEF=3.43×3.43×0.525=6

8、.18m/s2 Ac = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CBaC=ua·ac=4.2m/s2aE=ua·e=6.3m/s2atCB=ua·bc =2.4m/s2atCD=ua·ac=4.2m/s2 aF = aE + anEF + atEF大小： ? ?方向： FE EFaF=ua·af=10.5m/s2as2=ua·as2=5.0m/s2as3=ua·as3=3.15m/s2= atCB/LCB=2.4/0.3144=7.63m/s2= at

9、CD/LCD=4.2/0.14=30 m/s2项目数值6.14 4.26.310.55.03.157.6330单位m/srad/s五 机构动态静力分析 G2 G3G5 QmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39单位 N Kg.m21）各构件的惯性力，惯性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=800N（与as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=327.6N（与as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=882N（与aF方向相反）MS2=Js2*2=1.35×7.63=10.3N.m （顺时针）MS3=Js3*3=0.39

10、×30=11.7N.m （逆时针）LS2= MS2/FI2=10.3/800×1000=12.9mmLS3= MS3/FI3=11.7/327.6×1000=35.7mm 六 计算各运动服的反作用力(1) 对构件5受力分析对构件5进行力的分析，选取比例尺F=20N/mm，作其受力图构件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0则F45= 1760N；F65=440NF43=F45（方向相反）(2) 对构件2受力分析杆2对B点求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0LI2=20mm L2=46mm LBC=314.4mm Ft32=351

11、.15杆2对S2点求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12×157.2-800×12.9-351.15×157.2=0Ft12=416.8N(3) 对构件3受力分析杆3对点C求力矩得：Ft63*LCD F43*LEC+G3*LGC=0L3=30.8mm LI3=0.7mm L=53mmFt63=432.688N构件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0则 Fn23=3040N ；Fn63=1620N(4) 曲柄的力矩构件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 则F

12、12=400N求作用在曲柄AB上的平衡力矩MB MB=Ft21* LAB =389N×69.015×0.001=26.85N.m七 凸轮结构设计符号hs单位mm（0）方案31930653575有基圆半径R0=40mm e=8mm 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,即该过程为加速推程段,当0 =650时,且>=32.50, 则有a<=0,即该过程为减速推程段所以运动方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 在回程阶段，由a=-2h2sin(2/0)

13、/ 0 2得当0 =750时，且00<<37.50,则有a<=0,即该过程为减速回程段,当0 =750时,且>=37.50, 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>=0,即该过程为加速推程段,当0 =650时,且>=32.50, 则有a<=0,即该过程为减速推程段所以运动方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 0050100150200250300350S00.060.431.383.025.308.0510.95单位(mm

14、)40045050055600650S13.7015.9817.6218.5718.9419.00单位(mm)10001050110011501200125013001350S19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.7614001450150015501600165017001750S8.245.823.712.060.920.0400单位(mm)凸轮廓线八 齿轮结构设计已知:齿轮,齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮与曲柄共轴。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，取a=130mm,求得=21,142°经计算后取变位系数 ：x5=0.393 mm > Xmin5=0.3529 mmx6=-0.222 mm > Xmin6=-0.8824 mm分度圆直径：d=m* Z=66.0mmd=m* Z=192.0mm基圆直径：d= d*cos=62.024mmd= d*cos=