机械原理压床机构设计说明书(黄海)

1、东莞理工学院城市学院机电工程系机械原理课程设计说明书 设计题目：压 床 机 构 设 计学生姓名： 黄 海 学 号： 201143601116 指导老师： 蹇永良 老师 日 期: 2013年12月26日 压床机构设计任务书1.1设计题目： 压床机构综合与传动系统设计1.2压床机构简介如图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。 压床机构简图1.

2、3设计任务：1、六杆机构的设计及运动分析（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3、 3，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、机构某个位置1=45o 的速度多边形和加速度多边形。以上内容与后面的动态静力分析一起画在2号图纸上。六杆机构已知参数设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm（）mmr/min符号X1X2y33HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据50140220601201501/21/4901/21/2数据60160240601201601/21/4901/

3、21/2数据70170250601202001/21/4901/21/2数据80180250601202401/21/4901/21/2数据80200240601202101/21/4901/21/2数据70200280601202401/21/4901/21/2数据70190300601202101/21/4901/21/2数据80180280601202101/21/41201/21/2数据80180300601202101/21/41201/21/2数据70200310601202401/21/41201/21/2数据65195280601202401/21/41201/21/2数据70

4、200300601202401/21/41201/21/2数据75205310601202401/21/41201/21/2数据75210300601202101/21/41201/21/2数据80220310601202101/21/41201/21/2（2）机构的动态静力分析要求：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。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)。G2 G3G5FrmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39单位 N Kg.m22、凸轮机构构设计

5、（1）设计任务用图解法设计一偏置直动滚子盘形凸轮机构；画出从动件的图线；画出凸轮的理论轮廓曲线；画出凸轮的实际轮廓曲线；以上三图均绘制在A2图纸上。（2）已知条件从动件在推程作简谐运动；从动件回程作等加速等减速运动。凸轮机构设计数据如下表： 参数方案偏距e(mm)基圆半径rb (mm)滚子半径rT (mm)行程H(mm)推程运动角t（）远何止角s（）回程运动角h（）近休止角s（）1106010301503012060210701035120601008031060103018050100304156012301204012080515601230150309090615801240150301

6、206071580124018030906081580124012060110709108512501505090701010851050150309090111090106018030100501210851050110809080131075104015050100601415851050160401006015159010601803080703、整理、编辑关于课程设计的计算说明书，并装订成册。1.4进度安排：序号阶段主要内容时间安排1准备1、 明确任务、分工与准备2、 应用解析法或图解法确定机构尺寸第一天上午（0.5天）2六杆机构的设计计算1、 机构的运动分析；机构的位移、速度与加速度

7、主要构件2、3、5的静力分析第一天下午至第三天上午（2天）3凸轮机构的设计绘图1、 绘制机构的运动图线2、 绘制凸轮机构的理论轮廓线与实际轮廓线第三天下午到第四天上午（1天）4编写设计说明书整理编写设计说明书第四天下午到第五天上午（1天）5答辩组织答辩，上交设计文件第五天下午（0.5天） 目录一、压床机构设计要求11.1压床机构简介11.2方案选择11.3六杆机构设计214六杆机构的设计及运动分析3141连杆机构的设计及运动分析3142机构运动速度分析：4143机构运动加速度分析：6二、凸轮机构设计721凸轮设计任务7211设计任务7212已知条件722凸轮机构构设计8221推程阶段：8222

8、回程阶段：8223画凸轮从动件位移曲线图8224画凸轮轮廓线图9三、设计小结10四、参考资料10一、压床机构设计要求1.1压床机构简介如图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。 压床机构简图1.2方案选择方案一：曲柄滑块机构 简单的连杆机构，用曲柄带动滑块实现压床上下的来回运动。设计的机构简图如：图1 图1方案二：曲柄六杆机构 所设计的机构

9、简图如图2所示，多了另一个支点，能使滑块移动更平稳。 图2两种设计方案优的缺点比较对方案一：该方案机构简单，不需要很多的铰接点，生产成本低，但是该机构的稳定性能不佳，在使用过程中需要一个滑槽提供移动副，会使冲头在运动过程中产生滑动摩擦，从而降低了该机构的效率。所以，在实际工程中，这种机构的实用性能有待商榷。对方案二：该机构在原先的四杆机构的基础上多了一个固定铰链点的杆件，并通过杆件将冲头的移动副设置成不需要依靠机架提供，这样就使得机构的效率大大提高了，而且六杆机构也使得机构更稳定，在实际工程中也有了更加广阔的应用空间，所以，综合以上的两种机构的优缺点，方案二为最佳可行方案，按照所选取的数据，可

10、以设计出满足要求的机构。 结论：选择方案二曲柄六杆机构1.3六杆机构设计已知：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3号图纸上。已知数据如表1-1：表1-1设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm（）mmr/min符号X1X2yHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据70200280601202401/21/4901/21/214六杆机构的设计及运动分析141连杆机构的

11、设计及运动分析分析如图1-1：由表1-1可知：X170mm，X2200mm，Y280mm，60，120，H240mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/4, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由条件可得；EDE=60 DE=DE DEE等边三角形过D作DJEE，交EE于J，交FF于HHDI=1/2EDE+IDE=60/2+60=90HDJ是一条水平线DHFF FFEE过F作FKEE 过E作EGFF，FKEG在FKE和EGF中，KEGF，FE=EF, 图：1-1FKE=EGF=90FKFEGF KE= GFEE=EK+KE, FF=FG+GFEE=FF=HDEE是等边三角形DE=

12、FF=H=240mmEF/DE=1/4, CE/CD=1/2 EF=DE/4=210/4=52.5mm ；CD=2*DE/3=2*240/3=160mm连接AD,有tanADI=X1/Y=70/280又AD= = 288.62 mm在三角形ADC1和ADC2中，由余弦定理得：AC= =366.46mmAC= =211.41mmAB=(AC-AC)/2=77.53mm BC=(AC+AC)/2=288.94mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=288.94/2=144.47mm ；DS3=DE/2=240/2=120mm由上可得：ABBCBS2CDDEDS3EF77

13、.53mm288.94mm144.47mm160mm240mm120mm60mm142机构运动速度分析：已知：n1 = 90 r/min； = rad/s = =9.425 rad/s 逆时针 = lAB = 9.4250.07753m/s0.730 m/s= + 大小 ? 0.7753 ?方向 CD AB BC选取比例尺v=0.02m/s/mm，作速度多边形，如图1-2： 0.0245.22 m/s =0.904m/s 0.0238.04 m/s =0.761m/s 0.0267.83 m/s =1.357m/s 0.0258.48 m/s =1.170m/s0.0213.78 m/s =0

14、.276m/s0.0236.43 m/s 0.729m/s 图1-20.0233.92 m/s 0.678m/s0.761/0.28894=2.634rad/s (逆时针)0.904/0.160=5.650rad/s (顺时针)0.276/0.060=4.600ad/s (逆时针) 项目数值0.7300.9041.3571.1700.7290.6789.4252.6345.6504.600单位m/srad/s143机构运动加速度分析：=12lAB=9.42520.07753 m/s =6.887m/s2=22lBC=2.63420.28894 m/s =2.004m/s2=32lCD=5.65

15、020.160 m/s =5.108m/s2 = + = + + 大小： ？ ？ ？方向： ？ CD CD BA CB BC选取比例尺a=0.2 m/s2/mm,作加速度多边形图，如图1-3：=0.225.82 m/s2=5.164m/s2=0.238.73 m/s2=7.746m/s2=0.250.76 m/s2=10.152 m/s2 图1-3=0.23.77 m/s2=0.754 m/s2= + + 大小? ?方向 FE EF=0.232.46 m/s2=6.492 m/s2=0.216.03 m/s2=3.206m/s2=0.219.36 m/s2= 3.872m/s2= /lCB=1

16、0.152 /0.28894 rad/s2=35.14 rad/s2= /lCD=0.754/0.16 rad/s2=4.713 rad/s2由上可得：项目数值6.887 5.1647.746 6.4923.206 3.872 35.144.713单位m/srad/s二、凸轮机构设计21凸轮设计任务211设计任务用图解法设计一偏置直动滚子盘形凸轮机构；画出从动件的图线；画出凸轮的理论轮廓曲线；画出凸轮的实际轮廓曲线；以上三图均绘制在A2图纸上。212已知条件从动件在推程作简谐运动；从动件回程作等加速等减速运动。凸轮机构设计数据如表2-1：表2-1 参数方案偏距e(mm)基圆半径rb (mm)滚

17、子半径rT (mm)行程H(mm)推程运动角t（）远何止角s（）回程运动角h（）近休止角s（）615801240150301206022凸轮机构构设计221推程阶段：已知H = 40 mm ;推程角t = 150 且推程阶段做简谐余弦加速度运动，运动方程S= 由运动方程算得转角与行程S的关系，如表2-2 表2-200100200300400500600700S00.4371.7293.8206.61710.013.82017.909800900100011001200130014001500S22.09126.18030.033.38336.18038.27139.56340.0单位(mm)2

18、22回程阶段：已知H = 40 mm ;回程角h = 120 ，且回程阶段做等加速等减速运动。其中，回程前半段（等加速），运动方程：s = 回程后半段（等减速），运动方程：s = 根据运动方程，可算出转角与行程S的关系，如表2-3 表2-318001900200021002200230024002500S40.039.44437.77835.031.11126.11120.013.88926002700280029003000S8.8895.02.2220.5560.0单位(mm)223画凸轮从动件位移曲线图根据表2-1、2-2、2-3数据，作从动件位移曲线图，如图2-2所示：蓝色线为位移曲线 图2-2224画凸轮轮廓线图根据图2-2，作凸轮轮廓线，如图2-3所示：偏距e