机械原理课程设计——压床

1、醪理不*挣zhej iang 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目录一.设计要求1. 压床机构简介32. 设计内容3(1)机构的设计及运动分折3 机构的动态静力分析3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(1)(2)(3)(4)(5)4 4 4 -5 -6 -8三.凸轮机构设计11飞轮机构设计12作机构运动简图- 长度计算 机构运动速度分析 机构运动加速度分析 机构动态静力分析五. 齿轮机构设计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9

2、6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zl-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上装冇飞轮，在曲柄轴的另一端装冇供润滑连杆机构各 运动副用的汕泵凸轮。图 9-6表9-5设计数据2.设计内容：（1）机构的设计及运动分折已知：屮心距xl、x2、y,构件3的上、下极限角，滑块的冲程h,比值 ce/cd、ef/de,各构件质心s的位置,曲柄转速nl。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

3、上内容与后面的动态静力分析一起画在1 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9-7）以及连杆机构设计和运动分析屮所得的结果。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a .推程角5o,远休止角5 1,回程角工作行程-4从动件的运动规律见 表9-5,凸轮与曲柄共轴。要求：按叮确定凸轮 机构的基本尺寸.求出理论 廓线外凸曲线的最小曲率半 径p。选取滚子半径g绘 制凸轮实际廓线。以上内容作

4、在2号图纸上14ff' ee'lsi6s2351-二. 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(°）mmr/min符号xix2yp'p nhce/cdef/denlbs2/bcds3/de数据70200310601202101/21/4901/21/2(1)作机构运动简图:（2）长度计算：已知:xi=70mm,x2=200mm, y = 310mm, ll<=60° ,1!<=120° ,ii = 210mm,ce/cd=l/2, ef/de=l/2, bs2/bc=l/2, ds3/

5、de二 1/2。由条件可得；zede' =60°vde=de,dee'等边三角形过d作叮丄ee',交ee'于j,交f.f2 thvzjdi=90°hdj是一条水平线，过 f 作 fk±ee, 过 e'作 e' g±ff, , afk=e, g 在zifke 和zie' gf'中，ke=gf' , fe二e' f', zfke=ze, gf' =90°a afkeae, gf'ke二gf'.ee'二ek+ke', ff&

6、#39;二fg+gf'ee'二ff' =hde'e是等边三角形.de=ef=h=210mmtef/de二 1/2, ce/cd=l/2 ef二de/4二 180/4二52. 5mmcd二2*de/3二2* 180/3二 140mm连接 ad,有 tanzadi=xl/y=70/310乂 j ad 二 yjx2+y2 = >/702 +3102 = 317.33 mm在三角形adc'屮，由余弦定理得：、 jc d2 +z)2 - x4z>*cz)*cosq20- -12.72-) =383.44ac二 nmm ，jc d2 +ad2-2adc

7、d *cos(60b -12 72") = 245 41ac =vnunab二(ac-ac' )/2二69. 015mmbc=(ac+ac, )/2=314. 425mmvbs2/bc=l/2, ds/de二 1/2.-.bs2=bc/2=314. 46/2=157. 2125mmds3=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：nl=90r/min；nqf)co. - 2/rra

8、d/s =一 2兀=9. 425 逆时针16060大小？方向丄ci)= .iab = 9.425x0. 069015=0. 650m/s少 十 仏0.65?丄ab丄bc选取比例尺u v二0. 004m/ (mm/s),作速度多边形 vc=uv pc =0. 03/0. 05=0. 600m/s vcb =l/,.bc =0. 009/0. 05=0. 180m/sve = uy pe =° 45/0. 05=0. 900m/svf =uv pf =0. 44/0. 05=0. 880m/svfe = uv ef =0.01/0. 05=0. 200m/svs2=uv ps2 =0.

9、031/0. 05mm=0. 620m/svs3 = uv ps3 =0. 022/0. 05mm=0. 440m/s:.co2 =0. 18/0. 314425=0. 572rad/si bc（逆时针）=0. 60/0. 140=4. 290rad/sef=0. 20/0. 0525=3. 809rad/s（顺时针）（顺时针）项目vbvcvevfvs2vs3©co3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=w 12lab=9. 4252x0. 0690

10、15=6. 130m/s2 ancb=w22lbc=0. 5722x0. 314425=0. 103m/s2（cd= 3 3'lcd二4. 2902x0. 14=2. 577m/s2anfe = w42lef=3. 8092x0. 0525=0. 762m/s2q。二 ancd+ alcd= ab + alcb + ancb大小：？ j ? v ? v方向：？ c-d 丄cd b-a 丄bc c-b选取比例尺u a二0. 04m/ （nim/s2），作加速度多边形图ae= ua /7，e，=0- 05/0. 01=5. 000m/s2alcb= u a n c =0- 031/0.01

11、=3. 100m/s2a'cd二况q 019/0. 01=1. 900m/s2af 二 ae + anef + alef大小： ？vv?方向： vvf->e 丄eff=ua p /，=0. 032/0. 01=3. 200m/s2as2= u a -卩 ®=0. 042/0. 01=4. 200m/s2as3= u a -卩 %=0. 025/0. 01=2. 500m/s2%二 a'cb/lcb=3 100 /0. 314425=9. 859 m/s2©3 二 dcd/lcd二 1. 900/0. 14=13. 571 m/s2项目cibacaecl

12、f(2 s2"a s、”a2数值6. 1303. 3005.0003. 2004. 2002. 5009. 85913. 571单位m/s2rad/s2（5）机构动态静力分析g2g3g5frmaxjs2js3方案iii16001040840110001.350.39单位nkg.m21）.各构件的惯性丿j,惯性力矩：fi2=m2*as2=g2*as2/g=1600x4. 200/9. 8二685. 714n （与 as2 方向相反） fi3=m3*as3= g3*as3/g=1040x2. 500/9. 8=265. 306n （与 as3 方向相反） fi5= ni5*af=g5*a

13、f/g二840x3. 200/9. 8二274. 286n （与 af 方向相反） fr= 11000*0. 1=1100 n. m （返回行程）ms2=js2* a 2=1. 35x9. 859=13. 310n.m（顺时针）ms3=js3* a 3=0. 39x13. 571=5. 293n. m（逆时针）ls2= ms2/f12=13. 310/685. 714 x 1000=19. 41 omnils3= ms3/ft3=5. 293/265. 306x1000=19. 951mm2）.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u i-20n/mm,作其受力

14、图构件 5 力平衡：f45+f65+fi5+g5二0则 f45二 1140.on； f65=160. onf43=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p f=20n/mm,作-其受力图杆 2 对 b 点求力矩，可得：fi2*li2+g2*l2 -fl32*lbc =0864.222 x 120.2776+ 1600x 1.6873- f32 x 314.425=0132= 339.1786n杆 2 对 s2 点求力矩,可得:fl12*lbs2 -fi2*ls2 -fl32*lcs2 =0f12x 157.2125-864.222 x 11.0243-339

15、.1786 x 157.2125=0fl 2=399.78 in(3)对构件3受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺u f=0.05mnvn,作其受力图杆 3 对点 c 求力矩得：fl63*lcd -f43*ls3- fi3*li3+g3*cos15° *lg3 =0163 xi 40-572.604 x 17.153-365.242x34.3066+ g3*cos15° *17=0f63=力.6n构件 3 力平衡:fn23+ ft23+f43+fi3+f,63+fn63+g3=0则 fn23=2401.0n ； fn63=172.1n构件2力平衡：f32+g2+fi2+

16、fl12+fn12=0则 fn12=1752.458n:f12=1798.258n(4)求作用在曲柄ab上的平衡力矩mbf61=f21=1798.258n.mb=f21 * l =1798.258 x67.3219x0.001=121.062n.m （逆时针）项目fi2fi3fi5ms2ms3mbfn63fl63数值685.714265. 306274. 28613.3105. 29340. 68172. 177.6单位nn.mn项目fn12f12fn23f23f34f45f65f61数值3575. 038.682401.0298.91140.01140.0160.03575. 0单位n三.

17、凸轮机构设计符号h«68 s6 /单位mm(°)方案31930653575有基圆半径r()=40mm e=8mm滚子半径r=8mm在推程过程中：由 a=2nhw2 sin(2 n 6 / 8 0)/ 6 得当5 () =65°时，且0°< 6 <32.5°,则有a>=(),即该过程为加速推程段，当6 0 =65°时,r 6 >=32.5°,则冇av=0,即该过程为减速推程段所以运动方程 s=h (6/60) -sin(2 n 8/6 0)/(2 n )在回程阶段，由 a=-2nh(n2 sin(2n

18、6/so)/ 6 o' 2 得当§0'二75°吋，k 0°< 6 <37. 5°,则有a<=0, u|j该过程为减速回程段, 当§0二75°时，且5 >=37. 5°,则有a>=0,即该过程为加速冋程段 所以运动方?gs=hl-(6/6 0 )+sin(2n 6/60) /(2n) 当6 0二65°时，且0°< 6 <32. 5°,则有a>-0,即该过程为加速推程段， 当6 0二65°时,且8 >=32. 5

19、6;,则有a<=0,即该过程为减速推程段 所以运动方程 s二h (6/80) -sin (2 ji 6/60)/(2n)5o'5(1()'15'20°25°30°35°s00.060.431.383.025.308.0510.95单位(mm)840°45°50°5560°65°s13.7015.9817.6218.5718.9419.00单位(mm)6100°105°110°115°120°125°130°

20、135°s19.0018.9618.7118.0816. 9415. 2913. 1810. 768140°145°150°155°160°165°170°175°s&245.823.712.060.920.0400单位(mm)凸轮廓线如下:飞轮设计aw1 =8.578aw4=-939.895aw7=647.629 w 10=568.770aw2 =22.1 2 4aw5=&750aw8二2048.790awll=1016.037aw3m 3 6 6.19 1aw6 =3981.715aw

21、9=4429.004mb123456789101112nm2&6-51.3-63.5-37.6-71.6-50.0-9.4-1.145.40.5251.5-160.4巫将各点的平衡力矩（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兀，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：

22、由此得到 a wmax= a w9=4429.004jf>=900 a wmax/(兀 2 *n2 * 6 )jf= 1495.84 kg.m2五、齿轮机构设计已知:齿轮zs = uz, = 分度圆压力角& = 20"，模数m = 6，齿轮为正常齿制，工 作情况为开式传动，齿轮ze与曲柄共轴。山于其中一齿轮齿数小于17,要避免产牛根切现象必存在变位系数，必要增大其中心距，取 a'=130mm,求得 q '=21,142°经计算后取变位系数:x5=0.393 mm > xmin5=0.3529 mmx6=-0.222 mm > xmi

23、n6=-0.8824 mm分度圆直径：d5 =m* z5 =66.0mmd§ =m* z6 = l92.0mm基圆直径：d h5 = d 5 *cos a =62.024mmd % = d § *cos a - db6= 180.433mm齿厚：s5= (il/2 + 2x* tan a ) *m= 10.961mms 6= ( fi / 2 4- 2x * tan a ) *m= 8.628 mm齿顶高：h(/5= (h ： +x 5) *m=8.329minh<6= (h；+x6)*m = 4.642mm齿底高:h / 5 = ( h “ +c - x 5 ) *m=4.62mmhf6=( h“+c x6 ) *m=&829mm 齿顶圆血径和齿底圆直径：d a5 = d 5 + 2h a5 =83.618mmd / 5 = d5 -2h 门=56.675mmd«6 = d6+2hfl6 =200.325 mm d ,6 = d § -2h /( = 173.382mm重合度：e = zs(3 aa5 -tan a&#