机械原理课程设计——压床(1)

1、Z S T UZhejiang Sci-Tech University机械原理课程设计说明书设计题目: 压床机构设计 专业班级： XXX 姓名学号： XXX 指导教师： XXX 完成日期： 2013年X月X日 目录一. 设计要求-31. 压床机构简介-32. 设计内容-3(1) 机构的设计及运动分折-3(2) 机构的动态静力分析-3(4) 凸轮机构设计-3二压床机构的设计: -41. 连杆机构的设计及运动分析-4(1) 作机构运动简图-4(2) 长度计算-4(3) 机构运动速度分析-5(4) 机构运动加速度分析-6(5) 机构动态静力分析-8三凸轮机构设计-11四飞轮机构设计-12五齿轮机构设

2、计-13六心得体会-14七、参考书籍 -14一、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

3、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

4、轮实际廓线。以上内容作在2号图纸上二、压床机构的设计1、连杆机构的设计及运动分析设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm（º）mmr/min符号X1X2y'''HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据70200310601202101/21/4901/21/2（1） 作机构运动简图：（2）长度计算：已知：X170mm，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°DE=DEDEE等边三

5、角形过D作DJEE，交EE于J，交F1F2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ADC中，由余弦定理得：AC=m

6、mAC=mmAB=(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比例尺 0.05mm/(m/s)（3）机构运动速度分析：已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆时针 = ·lAB = 9.425×0.069015=0.650m/s =

7、+ 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BC选取比例尺v=0.004m/(mm/s)，作速度多边形· 0.03/0.05=0.600m/s· 0.009/0.05=0.180m/s· 0.45/0.05=0.900m/s · 0.44/0.05=0.880m/s·0.01/0.05=0.200m/s·0.031/0.05mm0.620m/s·0.022/0.05mm0.440m/s0.18/0.314425=0.572rad/s (逆时针)0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针)0.20/0.0525=3.

8、809rad/s (顺时针) 项目数值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809单位m/sRad/s（4）机构运动加速度分析：aB=12LAB=9.4252×0.069015=6.130m/s2anCB=22LBC=0.5722×0. 314425=0.103m/s2anCD=32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s2 anFE =42LEF=3.8092×0.0525=0.762m/s2= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD C

9、D BA BC CB选取比例尺a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多边形图aC=·=0.0033/0.01=3.300m/s2aE=·=0.05/0.01=5.000m/s2atCB=· =0.031/0.01=3.100m/s2atCD=·=0.019/0.01=1.900m/s2aF = aE + anEF + atEF大小： ? ?方向： FE EFaF=·=0.032/0.01=3.200m/s2as2=·=0.042/0.01=4.200m/s2as3=·=0.025/0.01=2.500m/s2= atCB

10、/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2= atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2项目数值6.130 3.3005.000 3.2004.200 2.500 9.859 13.571单位m/srad/s（5）机构动态静力分析G2 G3G5FrmaxJs2Js3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=1600×4.200/9.8=685.714N（与as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040×2.500/9

11、.8=265.306N（与as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=840×3.200/9.8=274.286N（与aF方向相反）Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程）MS2=Js2*2=1.35×9.859=13.310N.m （顺时针）MS3=Js3*3=0.39×13.571=5.293N.m （逆时针）LS2= MS2/FI2=13.310/685.714×1000=19.410mmLS3= MS3/FI3=5.293/265.306×1000=19.951mm2）计算各运动副的反作用力(1)分析构件5对构件

12、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= 1140.0N；F65=160.0NF43=F45（方向相反）(2)对构件2受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺F=20N/mm，作其受力图杆2对B点求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0 864.222×120.2776+1600×1.6873- Ft32×314.425=0 Ft32= 339.1786N杆2对S2点求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12×15

13、7.2125-864.222×11.0243-339.1786×157.2125=0Ft12=399.781N(3) 对构件3受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺F=0.05mm/N，作其受力图杆3对点C求力矩得：Ft63*LCD F43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15º*LG3 =0Ft63×140-572.604×17.153-365.242×34.3066+ G3*COS15º*17=0Ft63=77.6N构件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0则 Fn23=24

14、01.0N ；Fn63=172.1N构件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 则 Fn12=1752.458N ；F12=1798.258N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb F61=F21=1798.258N. Mb=F21* L =1798.258×67.3219×0.001=121.062N.m（逆时针）项目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63数值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.177.6单位NN.mN项目Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61数值3575.03

15、8.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0单位N三、凸轮机构设计符号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=-2h2 sin(2/0)/ 0 2得当0 =750时，且00<<37.50,

16、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)40045050055600650S13.7015.9817.

17、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)凸轮廓线如下: 四、飞轮设计Mb123456789 10 11 12Nm-28.6-51.3-63.5-37.6-71.6-50.0-9.4-1.145.40.5251.5-160.4将各点的平衡力矩（即等效阻力矩）画在坐标纸上，如下图所示，平衡力矩所做的功可通过数据曲线与横坐

18、标之间所夹面积之和求得。依据在一个工作周期内，曲柄驱动力矩（设为常数）所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驱动力矩Md（常数）。在图纸中，横坐标为曲柄转角，一个周期为2，将一个周期分为36等份；纵坐标轴为力矩。根据盈亏功的原理，求得各盈亏功，并根据图纸上的能量指示图，以曲柄的平均力矩为分界线，求出各区段盈亏功如下： W1=8.578 W2=-22.124 W3=1366.911 W4=-939.895 W5=8.750 W6=-3981.715 W7=647.629 W8=-2048.790 W9=4429.004 W10=-568.770 W11=1016.037 由此得到Wmax=W9=4

19、429.004JF>=900Wmax/(2 *n2 *)JF= 1495.84 kg.m2五、 齿轮机构设计已知: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= db6=180.433mm齿厚：S=（）*m= 10.961mmS=（）*m= 8.628 mm齿顶高：h=（h+x）*m=8.329mmh=（h+x）*m = 4.642mm齿底高：h=（ h+c- x）*m=4.62mmh=（ h+c- x）*m=8.829mm齿顶圆直径和齿底圆直径：d= d+ 2h=83.618mmd= d-2h=56.675mmd= d+2h=200.325 mmd= d-2h=173.382mm重合度: =1.390六、心得体会对于机械原理,我对其一直表示很害怕,因为我听学长学姐说机械原理这门课很难学，很多人都挂在这上面了。因此，我在平时花费在机械原理的时间也比