机械原理课程设计压床机构的设计

1、压床机构设计说明书院系：机电工程学院班级：机械XXX班学号：姓名：指导老师：目录、设计题目压床机构的设计二、工作原理压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。图1为其参考示意图，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成，电动机经过减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在内无阻力；当在工作行程后行程时，冲头受到的阻力为F;当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。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。三、设计要求电动机轴与曲柄轴垂直，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有

2、中等冲击，允许曲柄转速偏差为土 5%要求凸轮机构的最大压力角应在许用值 a 之内，从动件运 动规律 见设计数据，执行构件的传动效率按计算，按小批量生产规模设计。四、原始数据见下表导杆机构运动分析转速 n2 (r/min)95距离Xi (mm)50距离x2 (mm)140距离y (mm)160冲头行程H （mm）150上极限角(°)120下极限角)60导杆工作阻力Fmax(N)4300机构动态静力分析连杆3质量m3 (kg)60连杆3质心转动惯量Js3 (kg ? m2)滑块6质量mb (kg)34摇杆4质量m3 (kg)40摇杆4质心转动惯量Js4 (kg ? m2)凸轮机构设计从动

3、件最大升程H20从动件运动规律余弦许用压力角30 °推程运动角060 °远休止角s10 °回程运动角060 °五、内容及工作量1、根据压床机械的工作原理，拟定执行机构(连杆机构)，并进行机构 分析。2、 根据给定的数据确定机构的运动尺寸，|CB=, |CD = ? |C04。要求用图解法设 计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。3、连杆机构的运动分析。分析出滑块 6的位移、速度、加速度及摇杆4的角 速度和角加速度。4、连杆机构的动态静力分析。求出最大平衡力矩和功率。5、 凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸(基圆半径r。、偏距e和滚子

4、半径rr),并将运算结果写在说明书中。画出凸轮机构的实际廓线。&编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。六、设计计算过程1.压床执行机构(六杆机构)的设计（图 3）根据给定的数据，利用 autocad 绘制出当摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图图 3 摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图由图3可知，因为DDi 150 (即压头的行程H),而三角形CCQ4为等边三角形，可推出四边形CCiDiD为平行四边形，则CO4 C1O4 CG DDi 150则 CD 0.35CO 452.5，由 CB 0.5BQ ，贝U BO4 100tan O 2O4E500.3125 , J

5、 则 O2O4E 仃.4 °b1o4O2 4261602 2 2(BA OO4 BO2 ) 在三角形 QQE 中，OA .(40166) 165,由 COSBO 4O2- -O2B O2 B148.552B| O4 O2O4得出BQ2=，同理可得BO2=,所以O2AAB O2A O2B11623，所以得到四条杆长 O2A =，AB =，BO4100 O2O4 v(4tf 16C 2)165利用上述求得的曲柄摇杆机构各杆的长度，利用一款四杆机构设计及运动分析软件(图4),输入四杆的杆长后可以得到：行程速比系数K=(18O 0+ "(180°-)得，K=，摇杆的摆角=

6、60图4四杆机构的运动分析图5摇杆的角位移曲线图6摇杆的角速度曲线 图7摇杆的角加速度曲线F面分析当摇杆分别摆到两极限位置时，滑块的速度及加速度 原始数据要求，杆件2的转速n=80r/min，则其角速度W1为:rad/s= rad/s80*2* n W1 =60 点A的线速度 V a = W1 I oa = m/s用相对运动图解法作出以下两个位置的速度多边形和加速度多边形(1)上极限位置1) 此时，机构运动简图如图8所示图8摇杆摆到上极限位置时机构运动简图2) 速度分析n aB = a b + atnb = a A aba + a ba方向VVVVV大小0？VV22 2 2a A =W1 l

7、OA =*s =sVa= Vb+Vab因为V B =0，所以Va= V AB=0.41m/s3）加速度分析方向垂直02 A2 2a ba = V ba /| ab = m/s测得 <a=500 , <b=40 °所以 a t b *cosb= a a + a n ba 得 a t b= m/s2 所以 aB = m/s 2 又因为 a b /a c =B04 /CO4 =所以 a c = m/s 2测出 <2=60° ,<1=71 °-60°=11°对y轴投影得：0=-acsin<1 + a t d c sin&l

8、t;2对x轴投影得:a d = a c cos<1 + a t dc cos<2解得at d c = m/s 2 a d = m/s 2 （2）下极限位置1）此时， 机构运动简图如图9所示。图9摇杆摆到下极限位置时机构运动简图2）速度分析Va ' = V B ' +V B'A'因为Vb ' =°，所以V A ' = V B'A' =s方向垂直O2A'3）加速度分析aB'=a n b ' + a t b ' = a a ' + a n ba + a方向大小aA=w1 l

9、OA = *s = sna BA= V2 BA/l AB= m/s2测得 <1=12 °<2=12 0an所以 , 向 y 轴投影，有： -at B*cos<1= a A'得：a b所以 a B'' = m/S 2又因为 a B ' /a C ' =B'O4/C' O4=所以 aC'= m/s 2n C'+D 'C方向大小对 x 轴投影： a ' cos30= a CatDD 'C'C对 y 轴投影： - a D ' sin30=0解得 a D '

10、 =0 m/s 2at D 'C '=m/s 22设计凸轮轮廓曲线，确定凸轮基本尺寸(1) 余弦加速度运动规律， 其推程时的速度方程为V= n hwsin（ n / o）/ （2o）回程时的速度方程为V=- n hwsin（ n /。）/o）(2) 确定基圆半径由 BE=OP=V/W 得到许多Bi Ei 的值，它们等于与新建中心轴的距离，再用光滑的曲线 接各断点，基圆半径为凸轮最低点与两边极限直线夹角的交点的 连线长度 具体过程： 凸轮推程时 ,BE=OP=V/W= V=hsin（ n /。）/ （2。）,贝U当 =0、70 时， BE=0当 =14 时， BE=当 =7 时，

11、 BE= 当 =21 时， BE=当 =28时，当 =42时同理，凸轮回程时，当BE=BE=BE=OP=V/W n hsin(n=0、60。时，BE=0当=35时，BE=当=49时，BE=/ 'o)/(2 'o )当=6 时，BE=12时=36BE=BE=BE=最后绘制出图形，测得基圆半径为当=18 时，BE= 当=30 时，BE=30 当=42 时，BE=由确定基圆半径的公式 ro . (ds/d e) /tan s2e2代入一个特殊值，得出两个式子：3(2h e)扩及r2 o 3( e)h2 e2由两式相减得 e= mm(3)利用几何法绘制凸轮轮廓曲线步骤：1)根据基圆半径

12、和偏心距画出部分。2)将基圆的一部分70。角五等分,作为推程的部分，再以10°和60°分别画远休和回程的部分。3)再过各等分线与基圆的交点做该偏置圆的切线。4)利用反转法原理画该凸轮的轮廓曲线。5)画滚子半径圆(圆心绕看凸轮的工作轮廓线)。R 仁 ro=。六、设计总结与体会对于机械原理，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其他课多很多，期末考试成绩也不错。机械原理课程设计一一这是我入大学的一次做课程设计。开始我不知道什么是课程设计，因此有些茫然和不知所措，但在老师的指导和同学的互相帮助

13、下还是按时完成了设计。这次课程设计让我体会很深也学到了很多新东西。“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行”，不经过实践，我们又怎么能将书里的知识与实际联系在一起。在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据设计要求和运动分析，选用合理的分析方案，从而设计岀比较合理的机构来。这次课程设计，不仅让我们把自己所学的知识运用到实际生活中去,设计一些对社会有用的机构，也让我们深刻体会到团体合作的重要性，因为在以后的学习和工作中，但靠我们自己个人的力量是远远不够的，必须积聚大家的智慧，才能创造岀令人满意的产品来。通过这次试验我才亲身体会到自己学的知识与实际动手之间还有一定的差距。首先在画图方面，如何布局才能使图让人清晰易懂，不显得空旷和不浪费纸张。其实要事先想好在哪一部分画什么，并确定相应的比例尺。在对结 构进行力的分析的时候，首先要确定各杆的运动方向，再确定其受力方向。在画 图的时候要力求精确，只有这样才 能使计算结果与实际相差不大。在画图的过程中，间接的帮我们复习 了以前的知识，比如机械制图，理论力学等。 同时，这次课程设计也为我们以后的毕业设计打下了一个基础，我相信，经过这次设计，我们毕业设计 的时候不再 会象现在这么茫然了，也一定能做好它。参考文献1.孙恒