压床机构设计课程设计说明书-机械原理课程设计..

1、机械原理课程设计说明设计题目：压床机械设计院：机械工程学院级：XXX者:人:指导教师:2012年7月1日一、题目二、原始数据与要求1、工作原理2.设计要求3.设计数据4.设计内容三、执行机构方案选型设计四、机构设计1、连杆机构的设计2、凸轮机构的设计五、传动方案设计六、机构运动分析与力的分析1、位置分析2、速度分析3、加速度分析七、制定机械系统的运动循环图目录.2.2.2.3.3.7.9.11.13.13.14.14.17八、设计结果分析、讨论，设计心得.1821.1819九、主要参考资料附录、题目：压床机械设计二、原始数据与要求1.工作原理压床机械是有六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机

2、械零件的。图13.1 为其参考示意，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 0.75H内无阻力；当 在工作行程后0.25H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。IO问冲灸础力曲披阳13.1 ffi乐机喊巷卷小盘2.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，载荷有中等冲击， 允许曲柄转速偏差为 5%要求凸轮机构的最大压力角应在许用a 之内，从动 件

3、运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设 计。3. 设计数据a 13.1设计数据*2345579转遠f r *m(n)959089092 ,95SB 11 M即商.n /mm50JO4010羽SO10g4SM)駅离 J? tutb1401702(3013G 1H0愀1祀IHCI4BIfiO艇識y/rnm% 601他L801加160200NO180170 1775神头H程H/mni150180210140350300IfJ19CI170&5上换PM僧虹代、1加吃0120120120120120120120i下换fiHft如YT60fiO 160-60K01 060

4、60齡4C0041004M3闕0込00MW1连杆3质叫/kg 帀iUes70727176BOI 1违朴3厦心转型ffiH0. 21 110. 2 m胡1%a 3S0, 10仇421e 4C 1331皤块G质就J廿曲1 31363a101036323iSO托揺杆-1质址丽g! 10詛60閃15060155-麝50揺*1 %虜心转旳惯勺十 打耳Ebr1 0. 3Q. 24(J. 263 221 fJ. 30.軽fJ.閱0.豁爪动件区丸升栉H202020202020的2020r 1，从动件运勖规律卜1余弦1正戏等械余般1讹余啟IE弼:铝Jfl 等减1 1瞬陪划建力甬1 30*3胪30*30*JO*3

5、01 30*:權程运动flu,j亦&广I 7駅曲砂r7器1沖1远休1竹巾晁！1胪7?1 1IffjdA1回凰运动囲i耐706附70*1治72h广凸轮祝 构设讣診tr机分柄孕IF机折4. 设计内容（1）根据压床机械的工作原理，拟定23个其他形式的执行机构（连杆机 构），并对这些机构进行分析对比。（2 ） 根据给定的数据确定机构的运动尺寸，IcB =0.5Iob4 , IcD =（0.250.35）Ico4。要求用图解法设计，并写出设计结果和步骤。（3）连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，编制程序，分析出滑块6的位移、速度、加速度和摇杆4的角速度和角加速度，并画出运动曲线, 打印上述各

6、曲线图。（4）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和滚子半径rr），并写出运算结果。将凸轮机构放在直角坐标系 下，编程画出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。三、执行机构方案选型设计实现本题工作要求的机构运动方案： 方案1:齿轮系和齿条按时序式组合。如图1所示，执行机构以齿轮1为原动件，齿轮1和齿轮3均为不完全齿 轮，以实现齿轮2和齿轮4不能同时转动。用齿轮2或齿轮4带动齿轮5运动, 6为齿条。结构优点：传递的功率和速度范围较大；能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠； 结构紧凑、工作可靠，可实现较大的传动比； 齿轮

7、和齿条直接啮合，传动灵敏性非常高。结构缺点: 短。齿轮的制造、安装要求较高，因而成本也较高；不宜作远距离传动；A1-524P在工作中有较大的冲击力，齿轮和齿条易顺坏，使用寿命图1方案2:曲柄摇杆和扇形齿轮-齿条机构串联。如图2所示，曲柄摇杆机构OjABCO?实现扇形齿轮上下往复摆动，从而带动冲头上下往复运动。驱柄动力通过齿轮机构输入。 结构优点： 扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性； 扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性； 曲柄摇杆机构制造工艺简单，制造成本低； 机构缺点： 扇形齿轮、齿条的制造、安装要求较高，成本也较高； 载荷有较大的冲击力，扇形齿轮、齿条易受损，使用寿命短。DCB

8、A图2方案3:齿轮和曲柄导杆及滑块机构按时序式连接。如图3所示，由齿轮01带动齿轮02转动，齿轮AB上下摆动，从而使滑块 D满足运动要求。02轴再驱动曲柄导杆机构运动。曲柄驱动机构优点：齿轮传动结构紧凑、传动效率高和使用寿命长; 齿轮传动的功率大、转速高；曲柄导杆机构制造工艺简单，成本低；机构缺点：制造齿轮需要有专门的设备，安装精度高，成本高; 啮合传动会产生噪声。方案4:曲柄摇杆和滑块机构连接。如图4所示，由曲柄带动摇杆上下往复摆动，从而使滑块满足运动要求。 机构优点； 加工制造容易，成本低； 承载能力较大，使用寿命长； 机构缺点： 机械效率低； 不宜用于高速运动。综合分析选定执行机构：压床

9、机构设计要求使用寿命为10年,载荷有中等冲 击，按小批量规模生产，因而应选用使用寿命较长、承载能力较大、生产成本低 的执行机构。因此，选用执行机构方案4。四、机构设计设计 内容连杆机构的设计及运动分析单位mm(o )仃 m1r /mi n符号1X X212 卜CB/BO CD/CO r数据031500.50.3901、连杆机构的设计2(1)已知：Xi = 30mm, X2= 140mm, Y = 150mm, 1=120,2=60,H=150mm, CB/BO4=0.5, CD/CO4 =0.3由条件可知：/C 1O4C2 =60 C1O4 =C2O4，二 C1O4C

10、2是等边三角形-l co4 = 150mm, ICB = 0.5I BO4 = 50mm, I CD = 45mm(2) 作图步骤: 确定点O4的位置； 根据机构设计数据，画出点O2的位置;画出CBO4的两个极限位置C1 BO4和C2BO4；分别连接B1O4和B2O4; 以O2为圆点O2B2为半径画圆弧，与BiO2交于点E;并延长B2O2与圆相交与点A2, B1O2 以O2为圆心EB1的一半为半径画圆，与圆相交于点A，如图5所示。通过测量得:C1D16B2D23004Iaq = 47mm, I ab = 217mm由上可得:符号lCO4lBO41 BC1CD1 AB1 ao2单位mm方案515

11、02005045217472、凸轮机构的设计符号Ha%抵s5 0从动件运动规 律单位m m。方案52030701070正弦有0 = 45 mm , e = 15 mm , rr = 8 mm在推程过程中：由 a = 2兀2 2sin(0)(2，0 70 得当6 =70。时，且0。6=0,即该过程为加速推程段;当6 =70。时，且6 X35。，则有a=0，即该过程为减速推程段所以运动方程S = h /6 ） -Sin（2頑代0）/）在远休止过程中：s=0, 70680在回程过程中：2由 a=-2兀ho/sin(2頑/6)/60，806150得:当4 =80。时，且6 ，则有a=0,即该过程为加速

12、回程段;所以运动方程s = h1-（6/6。）+sin（2頑/殆/门巧】在近休止过程中：s=0, 150atm atm=atd(f);endclear;clc;rb=45;rt=8;e=15;h=20;ft=70;fs=10;fh=70;a lp=30;fprin tf(1,基圆半径rb=%3.4fendmmn ,rb)fprintf(1,最大压力角atm=%3.4ffprin tf(1,滚子半径rt=%3.4fn ,atm)mmn,rt)for f=1:ftfprin tf(1,推杆偏距e=%3.4fif abs(atd(f)-atm)a Ipmmn ,fs)fprintf(1,凸轮推程压力

13、角超出许fprin tf(1,回程运动角fh=%3.4f用压力角，需增大基圆半径！n)mmn ,fh)endfprin tf(1,推程许用压力角ptn=rb+h;al p=%3.4f mmn,a Ip)for f=1:ft25曲率半ftn=%3.4fhd=pi/180;du=180/pi; se=sqrt(rb2-e2); d1=ft+fs;d2=ft+fs+fh;s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft); at=zeros(ft);atd=zeros(ft); pt=zeros(ft); for f=1:ftif f=ft/2 s(f)=h*(f/ft)-

14、si n(2* pi *f/ft)/(2* pi );s=s(f);ds(f)=h*(1-cos(2* pi *f/ft)/(ft*hd);ds=ds(f);d2s(f)=2* pi*hcr2*h*si n(2* pi *f/ft)/(ft*hd)2; d2s=d2s(f);end at(f)=ata n(abs(ds-e)/(se+s);atd(f)=at (f)*du;p 1=(se+e)A2+(ds-e)A2)A1.5;p 2=abs(se+s)*(d2s-se-s)-(ds-e)*(d2s-e);p t(f)=p1/p2; p=p t(f);endatm=0;for f=1:ftif

15、pt(f) ptn ptn=p t(f);endendfprintf(1,轮廓最小 ptn=%3.4fmmn, ptn)for f=1:ftif abs( pt(f)-ptn )0.1 ftn=f;break endendfprin tf(1,对应位置角n,ptn)if ptn rt+5fpintf(1,凸轮推程压力角小于许用压力 角，需增大基圆半径或减小滚子半径！n)end s=zeros(fh);ds=zeros(fh);d2s=zeros(fh); at=zeros(fh);atd=zeros(fh); pt=zeros(fh);for f=d1:d2k=f-d1;s(f)=h*(1-(

16、k/fh)+si n( 2* pi*k/fh)/(2* pi);s=s(f);ds(f)=h*hd*(cos(2* pi *k/fh)-1)/fh;ds=ds(f);ftn=%3.4f 度fprin tf(1,对应位置角n,ptn)d2s(f)=-2* pi*h*hcr2*si n( 2* pi*k/fh)/fhA2;d2s =d2s(f);if phnahm ahm=ahd(f);endendfprintf(1,最大压力角ahm=%3.4fn,ahm)for f=d1:d2if abs(ahd(f)-ahm)alf%fpintf(1,凸轮推程压力角超出许用压力角，需增大基圆半径！n)% en

17、dphn=rb+h;for f=d1:d2if p h(f) phnphn=p h(f);endx=zeros (n );y=zeros (n );dx=zeros (n );dy=zeros( n);xx=zeros (n );yy=zeros (n );x p=zeros (n );y p=zero s(n);xxp=zeros (n );y yp=zeros( n);for f=1: nif fft/2 & fft & fd1 & fd2 & f=ns=0; ds=0;endfprintf(1,轮廓最小曲率半 phn=%3.4fmmn ,phn)for f=d1:d2if abs( ph

18、(f)-phn )0.1fhn=f;breakendendxx(f)=(se+s)*si n(f*hd)+e*cos(f*hd);x=xx(f);yy(f)=(se+s)*cos(f*hd)-e*si n( f*hd);y=yy(f);dx(f)=(ds-e)*si n(f*hd)+(se+s)*cos(f*hd);dx=d x(f);text（-80,30,实线表示滚子）dy(f)=(ds-e)*cos(f*hd)-(se+s)*si n(f*hd);dy=d y(f);xp (f)=x+rt*dy/sqrt(dxA2+dyA2);xx p=x p(f);yp (f)=y-rt*dx/sqrt(dx2+dy2);yy p=y p(f); r(f)=sqrt(dx2+dy2); rp(f)=sqrt(xx pZ+yy 卩人2);end%推程加正弦加速f