《機(jī)械原理壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書黃海.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械原理壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書黃海.doc（16頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 東莞理工學(xué)院城市學(xué)院 機(jī)電工程系 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：壓 床 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 學(xué)生姓名： 黃 海 學(xué) 號： 201143601116 指導(dǎo)老師： 蹇永良 老師 日 期: 2013年12月26日 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1設(shè)計(jì)題目： 壓床機(jī)構(gòu)綜合與傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.2壓床機(jī)構(gòu)簡介 如圖所示為壓床機(jī)構(gòu)簡圖。其中，六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu)，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動減

2、速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動曲柄1轉(zhuǎn)動，六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運(yùn)動。為了減小主軸的速度波動，在曲軸A上裝有飛輪，在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動副用的油泵凸輪。 壓床機(jī)構(gòu)簡圖 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)： 1、六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 （1）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分折 已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角ψ3＇、 ψ3＂，滑塊的沖程H，比值CE／CD、EF／DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。 要求：設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu) , 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)某個位置φ1=45o 的速度多邊形和加速度多邊形

3、。以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在2號圖紙上。 六桿機(jī)構(gòu)已知參數(shù) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 單位 mm （） mm r/min 符號 X1 X2 y ψ3＇ ψ3＂ H CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE 數(shù)據(jù)１ 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)２ 60 160 240 60 120 160 1/2 1/4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)３ 70 170 250 60 120 200 1/2 1/

4、4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)４ 80 180 250 60 120 240 1/2 1/4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)５ 80 200 240 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)６ 70 200 280 60 120 240 1/2 1/4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)７ 70 190 300 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 數(shù)據(jù)８ 80 180 280 60 120 210 1/2 1/4 120 1/2 1/

5、2 數(shù)據(jù)９ 80 180 300 60 120 210 1/2 1/4 120 1/2 1/2 數(shù)據(jù)１０ 70 200 310 60 120 240 1/2 1/4 120 1/2 1/2 數(shù)據(jù)１１ 65 195 280 60 120 240 1/2 1/4 120 1/2 1/2 數(shù)據(jù)１２ 70 200 300 60 120 240 1/2 1/4 120 1/2 1/2 數(shù)據(jù)１３ 75 205 310 60 120 240 1/2 1/4 120 1/2 1/2 數(shù)據(jù)１

6、４ 75 210 300 60 120 210 1/2 1/4 120 1/2 1/2 數(shù)據(jù)１５ 80 220 310 60 120 210 1/2 1/4 120 1/2 1/2 （2）機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析 要求：確定機(jī)構(gòu)一個位置的各運(yùn)動副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫在運(yùn)動分析的圖樣上。 已知：各構(gòu)件的重量G及其對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動慣量（略去不計(jì))。 G2 G3 G5 Frmax Js2 Js3 方案Ⅲ 1600 1040 840 11000 1.35

7、0.39 單位 N Kg.m2 2、凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)任務(wù) 用圖解法設(shè)計(jì)一偏置直動滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)；畫出從動件的圖線；畫出凸輪的理論輪廓曲線；畫出凸輪的實(shí)際輪廓曲線；以上三圖均繪制在A2圖紙上。 （2）已知條件 從動件在推程作簡諧運(yùn)動；從動件回程作等加速等減速運(yùn)動。 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表： 參數(shù) 方案 偏距e (mm) 基圓半徑rb (mm) 滾子半徑rT (mm) 行程H(mm) 推程運(yùn)動角 δt （） 遠(yuǎn)何止角δs （） 回程運(yùn)動角 δh （） 近休止角δ’

8、s （） 1 10 60 10 30 150 30 120 60 2 10 70 10 35 120 60 100 80 3 10 60 10 30 180 50 100 30 4 15 60 12 30 120 40 120 80 5 15 60 12 30 150 30 90 90 6 15 80 12 40 150 30 120 60 7 15 80 12 40 180 30 90 60 8 15 80 12 40 120 60 110 70

9、 9 10 85 12 50 150 50 90 70 10 10 85 10 50 150 30 90 90 11 10 90 10 60 180 30 100 50 12 10 85 10 50 110 80 90 80 13 10 75 10 40 150 50 100 60 14 15 85 10 50 160 40 100 60 15 15 90 10 60 180 30 80 70 3、整理、編輯關(guān)于課程設(shè)計(jì)的計(jì)算說明書，并裝訂成冊。 1.4進(jìn)度安排：

10、 序號 階段 主要內(nèi)容 時間安排 1 準(zhǔn)備 1、 明確任務(wù)、分工與準(zhǔn)備 2、 應(yīng)用解析法或圖解法確定機(jī)構(gòu)尺寸 第一天上午（0.5天） 2 六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析；機(jī)構(gòu)的位移、速度與加速度 主要構(gòu)件2、3、5的靜力分析 第一天下午至第三天上午（2天） 3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)繪圖 1、 繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動圖線 2、 繪制凸輪機(jī)構(gòu)的理論輪廓線與實(shí)際輪廓線 第三天下午到第四天上午（1天） 4 編寫設(shè)計(jì)說明書 整理編寫設(shè)計(jì)說明書 第四天下午到第五天上午（1天） 5 答辯 組織答辯，上交設(shè)計(jì)文件 第五天下午（0.5天） 10

11、 目錄 一、壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 1 1.1壓床機(jī)構(gòu)簡介 1 1.2方案選擇 1 1.3六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1．4六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 3 1．4．1連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 3 1．4．2機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度分析： 4 1．4．3機(jī)構(gòu)運(yùn)動加速度分析： 6 二、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2．1凸輪設(shè)計(jì)任務(wù) 7 2．1．1設(shè)計(jì)任務(wù) 7 2．1．2已知條件 7 2．2凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 2．2．1推程階段： 8 2．2．2回程階段： 8 2．2．3畫凸輪從動件位移曲線圖 8 2．2．4畫凸輪輪廓線圖 9 三

12、、設(shè)計(jì)小結(jié) 10 四、參考資料 10 一、壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 1.1壓床機(jī)構(gòu)簡介 如圖所示為壓床機(jī)構(gòu)簡圖。其中，六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu)，電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動減速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動曲柄1轉(zhuǎn)動，六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運(yùn)動。為了減小主軸的速度波動，在曲軸A上裝有飛輪，在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動副用的油泵凸輪。 壓床機(jī)構(gòu)簡圖 1.2方案選擇 方案一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 簡單的連桿機(jī)構(gòu)，用曲柄帶動滑塊實(shí)現(xiàn)壓床上下的來回運(yùn)動。設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)簡圖如：圖1

13、 圖1 方案二：曲柄六桿機(jī)構(gòu) 所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)簡圖如圖2所示，多了另一個支點(diǎn)，能使滑塊移動更平穩(wěn)。 圖2 兩種設(shè)計(jì)方案優(yōu)的缺點(diǎn)比較 對方案一：該方案機(jī)構(gòu)簡單，不需要很多的鉸接點(diǎn)，生產(chǎn)成本低，但是該機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性能不佳，在使用過程中需要一個滑槽提供移動副，會使沖頭在運(yùn)動過程中產(chǎn)生滑動摩擦，從而降低了該機(jī)構(gòu)的效率。所以，在實(shí)際工程中，這種機(jī)構(gòu)的實(shí)用性能

14、有待商榷。 對方案二：該機(jī)構(gòu)在原先的四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上多了一個固定鉸鏈點(diǎn)的桿件，并通過桿件將沖頭的移動副設(shè)置成不需要依靠機(jī)架提供，這樣就使得機(jī)構(gòu)的效率大大提高了，而且六桿機(jī)構(gòu)也使得機(jī)構(gòu)更穩(wěn)定，在實(shí)際工程中也有了更加廣闊的應(yīng)用空間，所以，綜合以上的兩種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二為最佳可行方案，按照所選取的數(shù)據(jù)，可以設(shè)計(jì)出滿足要求的機(jī)構(gòu)。 結(jié)論：選擇方案二——曲柄六桿機(jī)構(gòu) 1.3六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CE／CD、EF／DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。 要求：設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu) , 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)1～2個位置的速度多

15、邊形和加速度多邊形、滑塊的運(yùn)動線圖。以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在3號圖紙上。 已知數(shù)據(jù)如表1-1： 表1-1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 單位 mm （） mm r/min 符號 X1 X2 y ρ ρ H CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE 數(shù)據(jù) 70 200 280 60 120 240 1/2 1/4 90 1/2 1/2 1．4六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 1．4．1連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析 分析如圖1-1： 由表1-1可知：X1＝70mm，X2＝200mm， Y＝

16、280mm，＝60，＝120， H＝240mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/4, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。 由條件可得；∠EDE=60 ∵DE=DE ∴△DEE等邊三角形 過D作DJ⊥EE，交EE于J，交FF’于H ∵∠HDI=1/2∠EDE+∠IDE =60/2+60=90 ∴HDJ是一條水平線 ∴DH⊥FF ∴FF∥EE 過F作FK⊥EE 過E作EG⊥FF， ∴FK＝EG 在△FKE和△EGF中，KE＝GF，F(xiàn)E=EF, 圖：1-1 ∠FKE=∠EGF=90 ∴△FKF≌△EGF

17、∴KE= GF ∵EE=EK+KE, FF=FG+GF ∴EE=FF=H ∵△DEE是等邊三角形 ∴DE=FF=H=240mm ∵EF/DE=1/4, CE/CD=1/2 ∴EF=DE/4=210/4=52.5mm ；CD=2*DE/3=2*240/3=160mm 連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/280 又∵AD= = 288.62 mm ∴在三角形△ADC1和△ADC2中，由余弦定理得： AC= =366.46mm AC= =211.41mm ∴AB=(AC-AC)/2=77.53mm BC=(AC+AC)/2=288.94mm ∵BS2

18、/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： AB BC BS2 CD DE DS3 EF 77.53mm 288.94mm 144.47mm 160mm 240mm 120mm 60mm 1．4．2機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度分析： 已知：n1 = 90 r/min； = rad/s = =9.425 rad/s 逆時針 = lAB = 9.4250.07753m/s≈0.730 m/s = + 大小 ?

19、 0.7753 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 選取比例尺μv=0.02m/s/mm，作速度多邊形，如圖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/s ＝＝0.0213.78 m/s =0.276m/s ＝＝0.0236.43 m/s ＝0.729m/s 圖1-2 ＝＝0.0233.92 m/s ＝0.6

20、78m/s ∴＝＝0.761/0.28894=2.634rad/s (逆時針) ω＝＝0.904/0.160=5.650rad/s (順時針) ω＝＝0.276/0.060=4.600ad/s (逆時針) 項(xiàng)目 數(shù)值 0.730 0.904 1.357 1.170 0.729 0.678 9.425 2.634 5.650 4.600 單位 m/s rad/s 1．4．3機(jī)構(gòu)運(yùn)動加速度分析： =ω12lAB=9.42520.07753 m/s =6.887m/s2 =ω22lBC=2.63

21、420.28894 m/s =2.004m/s2 =ω32lCD=5.65020.160 m/s =5.108m/s2 = + = + + 大?。?？ √ ？ √ √ ？ 方向： ？ C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC 選取比例尺μa=0.2 m/s2/mm,作加速度多邊形圖，如圖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

22、 圖1-3 = =0.23.77 m/s2=0.754 m/s2 　　　　 　= + + 大小　　? √ √ ? 方向　　√ 　　√ 　　F→E ⊥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=10.152 /0.28894 rad/s2=35.14 rad/s2 = /lCD=0.754/0.16 rad/s2=4.713 rad/s2 由上可得：

23、 項(xiàng)目 數(shù)值 6.887 5.164 7.746 6.492 3.206 3.872 35.14 4.713 單位 m/s rad/s 二、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．1凸輪設(shè)計(jì)任務(wù) 2．1．1設(shè)計(jì)任務(wù) 用圖解法設(shè)計(jì)一偏置直動滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)；畫出從動件的圖線；畫出凸輪的理論輪廓曲線；畫出凸輪的實(shí)際輪廓曲線；以上三圖均繪制在A2圖紙上。 2．1．2已知條件 從動件在推程作簡諧運(yùn)動；從動件回程作等加速等減速運(yùn)動。 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表2-1： 表2-1 參數(shù) 方案 偏距e (mm) 基圓半徑rb

24、 (mm) 滾子半徑rT (mm) 行程H (mm) 推程運(yùn)動角 δt （） 遠(yuǎn)何止角δs （） 回程運(yùn)動角 δh （） 近休止角δ’s （） 6 15 80 12 40 150 30 120 60 2．2凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．2．1推程階段： 已知H = 40 mm ;推程角δt = 150 且推程階段做簡諧余弦加速度運(yùn)動，運(yùn)動方程S= 由運(yùn)動方程算得轉(zhuǎn)角δ與行程S的關(guān)系，如表2-2 表2-2 δ 00 100 200 300 400 50

25、0 600 700 S 0 0.437 1.729 3.820 6.617 10.0 13.820 17.909 δ 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 S 22.091 26.180 30.0 33.383 36.180 38.271 39.563 40.0 單位 (mm) 2．2．2回程階段： 已知H = 40 mm ;回程角δh = 120 ，且回程階段做等加速等減速運(yùn)動。 其中，回程前半段（等加速），運(yùn)動方程：s = 回程后半段（等減速），運(yùn)動方程：s = 根據(jù)運(yùn)動

26、方程，可算出轉(zhuǎn)角δ與行程S的關(guān)系，如表2-3 表2-3 δ 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 S 40.0 39.444 37.778 35.0 31.111 26.111 20.0 13.889 δ 2600 2700 2800 2900 3000 S 8.889 5.0 2.222 0.556 0.0 單位 (mm) 2．2．3畫凸輪從動件位移曲線圖 根據(jù)表2-1、2-2、2-3

27、數(shù)據(jù)，作從動件位移曲線圖，如圖2-2所示：藍(lán)色線為位移曲線 圖2-2 2．2．4畫凸輪輪廓線圖 根據(jù)圖2-2，作凸輪輪廓線，如圖2-3所示： 偏距e = 15 mm 基圓半徑rb = 80 mm 滾子半徑rT = 12 mm 圖2-3 三、設(shè)計(jì)小結(jié) 在設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械原理課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識解決工程實(shí)際問題的能力，在設(shè)計(jì)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團(tuán)結(jié)。 四、參考資料 [1] 常治斌，張京輝. 機(jī)械原理[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2007.2 [2] 張傳敏，張恩光，戰(zhàn)欣. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社， 2012.8（2013.7 重印）