机械基础综合课程设计任务书

1、河北联合大学机械基础综合设计任务书题目一 压床的设计与分析一、设计题目 压床是应用广泛的锻压设备，图1所示为某压床的示意图，其中六杆机构ABCDEF为其执行机构。图中电动机经带传动，带动二级圆柱齿轮减速器（Z1Z2、Z3Z4）将转速降低，然后带动曲柄1转动，再经六杆机构使滑块5上下往复运动，实现冲压。在曲柄轴A上装有飞轮（未画出）。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的各运动副供油。工作条件：连续单向运转，工作时有轻微冲击，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作。图1 压床机构二、设计数据表1 已知数据题 号12345678910连杆机构的设计及运动分析h1(mm)5060705

2、2504847464945h2(mm)14017020080856872768266h3(mm)220200310110112115118120122125=60°，=120°，=0.5，=0.25(给定最小传动角，确定偏距h2)H(mm)150180210190160165170175180185n1 (r/min)1009012095110115105125120110力分析及飞轮转动惯量的确定工作阻力 (N)40007000110005000550060006500700075008000BC杆质量 (kg)60608270728476787682DE杆质量(kg)4

3、0404240424446484642滑块质量 (kg)30558030506045556550曲柄AB转动惯量 (kg·m2)0.820.641.350.80.71.00.90.780.750.85BC杆的转动惯量 (kg·m2)0.180.200.300.250.350.180.200.300.250.35不均匀系数0.10.110.120.10.110.120.10.110.120.09凸轮机构设计从动件行程17181916151718191615许用压力角 30°32°34°35°30°32°34°

4、;35°30°32°推程运动角 55°60°65°60°55°60°65°60°70°60°远休止角 25°30°35°25°30°35°25°30°35°30°回程运动角 85°80°75°85°80°75°85°80°75°74°推程运动规律余弦等加速等减速正弦余弦

5、等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦正弦回程运动规律正弦余弦等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦注：构件2、3的质心均在各杆的中点处，滑块5的质心在滑块的中心，曲柄AB的质心在A点，不计其余构件的质量及转动惯量。三、设计任务1、平面连杆机构的设计及运动分析已知：滑块行程H，构件3的上、下极限角3、3，比值、，尺寸h1、h2、h3 ，曲柄转速n1 。要求：1）设计各构件的运动尺寸，作机构运动简图；2）按给定位置（见第四部分）作机构的速度和加速度多边形；3）作滑块的运动线图（sj，vj，aj画在一个坐标系中）；4）给出实现锻压要求的执行机构的其他运动方案简图，并进行对比分析。2

6、、平面连杆机构的力分析已知：滑块所受工作阻力见图2所示，以及任务1中连杆机构设计和运动分析所得的结果，不考虑摩擦。要求：1）按给定位置确定机构各运动副中的反力；2）确定加于曲柄上的平衡力矩Mb 。3、飞轮设计已知：机器运转的许用速度不均匀系数，力分析所得平衡力Mb ，驱动力矩Md为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。要求：确定飞轮的转动惯量JF 。4、凸轮机构设计已知：从动件行程h ，偏距e，许用压力角，推程运动角，远休止角，回程运动角，从动件运动规律见表1，凸轮与曲柄共轴。要求：1）按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径rr ；2）绘制凸轮实际廓线。5、确定电动机的转速及功率6、联轴器的选

7、择7、设计该机器的传动装置 1）带传动的设计 2）减速器的设计要求：绘制减速器的装配图；绘制齿轮、轴、箱盖（或箱座）的零件图。8、编写课程设计说明书，包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。四、设计指导1）曲柄位置图的作法如图3所示，取滑块在上极限位置所对应的曲柄位置作为起始位置，按曲柄转向，将曲柄圆周作十二等分，得12个曲柄位置；另外再作出滑块在下极限位和距下极限为H/4时所对应的曲柄位置1、和5，每个同学取其中的三个点进行分析。2）给定位置的机构简图、机构的速度多边形和加速度多边形，以及力分析的力多边形可合绘在一张图上；等效力矩曲线、能量指示图、机构输出构件的运动线图等合绘在另一张图上。3

8、）传动装置的设计见机械设计课程设计教材。图2 滑块阻力曲线 图3 曲柄位置图河北联合大学机械基础综合设计任务书题目二 插床的设计分析一、 设计要求插床是用插刀加工工件表面的机床。常用于加工键槽，加工时，插刀往复运动为主运动，工件的间歇移动或间歇转动为进给运动，直线运动(纵、横向)和圆周运动的工作台不允许三项同时进行。本设计的原动机采用一台电动机，执行机构包括插削机构及进给机构。设计要求：(1) 插削机构实现插削加工，插削过程插刀应尽可能等速。插刀行程见表1。刀具向下运动为切削行程，刀具向上运动为空回行程，行程速比系数见表1。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，见图1。进给机构实现

9、工件的进给动作，这两个机构要求运动协调。(2) 插刀每分钟往复次数见表1。(3) 切削力F为常数，最大切削力见表1。刀具向上运动时为空回行程，无阻力。(4) 插刀切削受力点距滑枕导路线距离见表1，工作台面离地平面高度为550mm左右。(5) 工作条件：年工作日为300天，两班倒，有轻微冲击，传动比误差小于。二、 方案设计插床机械系统传动方案可自行设计，亦可参考图2所示方案。原动机采用一台电机；传动装置采用V带传动和二级齿轮减速器；执行机构运动如图3所示，插削机构采用导杆机构，工作台进给机构选择凸轮机构。曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y-y作往复运动，以实现刀具的切削运动。

10、图1 冲头阻力曲线 图2 机械系统示意图图3 插床执行机构运动简图三、 设计数据表1给出了部分执行机构设计计算所需的数据，仅供参考。表1 执行机构部分设计数据题 号12345678910杆机构参数插削次数/min50495052504847464945插刀行程H (mm)100115120125130135140136128112曲柄lO2A (mm)65707580856872768266行程速比系数K1.61.71.81.92.02.01.71.81.91.8导杆机构动态静力分析最大切削力Fmax(N)850096001080090001010092008200980088009200力臂

11、d (mm)100105108110112115118120122125滑块6质量m6 (kg)40506060506045556550导杆质量m4 (kg)20202220222426282622导杆4质心转动惯量Js4 (kg ·m2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2注：滑块质心在C点，导杆质心位于AO1范围内，与摆动中心间的距离mm，其余构件的质量和转动惯量忽略不计，不计摩擦。从电动机到曲柄轴传动系统的等效转动惯量(设曲柄为等效构件)为18kg·m2。凸轮机构设计参数从动件最大摆角max20°20°20°20&

12、#176;20°20°20°20°20°20°从动件杆长lO8D (mm)125135130122123124126128130132许用压力角 40°38°42°45°43°44°41°40°42°45°推程运动角 60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°远休止角 10°10°10°10

13、°10°10°10°10°10°10°回程运动角 60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°四、 设计任务1、 连杆机构的设计及运动分析已知：设计参数见表1。要求：1）根据给定的数据采用图解法或解析法设计连杆机构，作机构运动简图，其中，连杆按下式确定，lBC=(0.50.6)lBO1；电动机轴与曲柄轴O2平行，导杆机构的最小传动角不得小于60°。2）运动分析及加速度分析。(按给定位置作机构的速度和加

14、速度多边形；)3）作滑块的运动线图（s-j，v-j，a-j画在一个坐标系中）。2、 导杆机构的动态静力分析。已知：滑块所受工作阻力见图1所示，结合连杆机构设计和运动分析所得的结果。要求：1）按给定位置确定机构各运动副中的反力；2）确定加于曲柄上的平衡力矩Mb，作出平衡力矩曲线。3、 飞轮设计已知：机器运转的许用速度不均匀系数=0.03，力分析所得平衡力矩Mb ，驱动力矩Med为常数，飞轮安装在曲柄轴O2上。要求：确定所需飞轮的转动惯量JF。4、 凸轮机构设计已知：凸轮与曲柄共轴，设计数据见表1。摆动从动件8的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。要求：1）按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径ro、机架lo2o8和滚子半径rr）。2）绘制凸轮实际廓线。5、 电机选型设计若传动系统方案采用图2方案，则考虑零件传动效率，根据计算的平衡力矩，确定电机型号（参见机械设计课程设计指导书附录），无特殊需要，可选用Y系列三相交流异步电动机，要求：给定电机的额定功率和满载转速。6、 传动装置设计计算（参