壓床畢業(yè)設(shè)計

1、壓 床一機(jī)構(gòu)簡介及設(shè)計數(shù)據(jù) 1機(jī)構(gòu)簡介圖一所示為壓床機(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。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F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潤滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動副用的油泵凸輪。圖1 壓床機(jī)構(gòu)簡圖 圖2 電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動減速器 2設(shè)計數(shù)據(jù) 表1設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運(yùn)動分析齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計符號單位mm(º)mmr/min(º)mm方案I50140220601201501/21/41001/21/21138205方案II601702606012

2、01801/21/4901/21/21035206方案III70200310601202101/21/4901/21/2113220 6設(shè)計內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定符號ha從動桿運(yùn)動規(guī)律單位mm( º)Nkg·m2N方案I1730552585余弦6604403000.280.08540001/30方案II1830603080等加速10607205500.640.270001/30方案III1930653575正弦160010408401.350.39110001/303.設(shè)計內(nèi)容 (1)連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運(yùn)動分析已知：中心距，構(gòu)件3的上下極

3、限角，滑塊的沖程H，比值CECD、EFDE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速。要求：設(shè)計連桿機(jī)構(gòu)，作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)1個位置的速度多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1號圖紙上。（起始位置為滑塊的下極限位置，對應(yīng)曲柄每隔40度為一個設(shè)計位置）(2)連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的重力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)，阻力線圖(圖3)以及連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計和運(yùn)動分析中所得的結(jié)果。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。(3)飛輪設(shè)計已知：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)，由

4、動態(tài)靜力分析中所得的平衡力矩；驅(qū)動力矩為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。 圖3 阻力線圖要求：確定飛輪轉(zhuǎn)動慣量。以上內(nèi)容作在2號圖紙上。(4)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計已知：從動件沖程H，許用壓力角a。推程角，遠(yuǎn)休止角，回程角，從動件的運(yùn)動規(guī)律見表95，凸輪與曲柄共軸。要求：按a確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑，選取滾子半徑，繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在2號圖紙上。 (5)齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計已知：齒數(shù)，模數(shù)m，分度圓壓力角a；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪Z6與曲柄共軸。要求：選擇兩輪變位系數(shù)和，計算該齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖。二.壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.

5、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計及運(yùn)動分析（1）計算連桿長度圖4所示，當(dāng)構(gòu)件3擺到上了極限角時，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡如：ABCDEF當(dāng)構(gòu)件3擺到了下極限角位置時，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡為:A/C/D/E/F/圖4 構(gòu)件3擺到上、下極限角位置時 壓床機(jī)構(gòu)簡圖輔助線： 連接EE/； 過點(diǎn)D作EE/的垂線并延長，交EE/于點(diǎn)G,交FF于點(diǎn)H； 過點(diǎn)F、E點(diǎn)分別作FIEF/，垂足為I,EJEF/垂足為J； 連接AD/。桿長的計算： EDE/ =600 DE= DE/ (已知函數(shù)) DEE/ 為等邊三角形 DGEE/ 且GDK=900 DKFF/ DHFF/，即EE，F(xiàn)F，在FJE與E/JF/中，F(xiàn)I=JE/ EF/= E/F/ FI

6、E=E/JF/=900 FIE E，J F，JF/=EI FF/=EE/=DE =H=210mmEF= =52.5mm CD=2 =140mm由圖tanKDA= =70/310=0.2258KDA 12.7240AD= =317.805mm在ADC和ADC，中，由余弦定理可得：|AD|=|CD|2+|AD|2-2|CD|AD|cosCDA=147206.23|AC/|2=|CD|2+|AD|2-2|CD|AD|cosCDA=62206.068又由AC=AB + BC AC/=BC-AB可計算得桿長：AB=69.015mmBC=314.425mm（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度分析和速度分析 起始位置定位滑塊

7、的下極限位置，構(gòu)件1繞A點(diǎn)作逆時針轉(zhuǎn)動。 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過150 時 速度( m/s）分析：為求得點(diǎn)E的速度，先需要求得C點(diǎn)的速度。B點(diǎn)的速度VB =LAB w=9.42X0.06915=0.65 m/s求出F點(diǎn)的速度:用作圖法求解，取速度比例尺v=0.01（m/s）/mm，并取P點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)所列出的矢量方程按照原動件的位置準(zhǔn)確作圖。如圖5所示：測量，可得各點(diǎn)速度。 圖5 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過150 時，速度矢量圖加速度（m/s2）: 先求得C點(diǎn)的加速度 由 ac = aB + aCB 得 + = + + 大?。?? wLBC ? 方向： CD CD BA CB BC由aE = aC

8、 可知E點(diǎn)加速度的大小和方向。 aF = aB + aEF = + + + 方向： ？ ？大小： 豎直 ED ED FE EF用作圖法求解，取速度比例尺a=0. 1（m/s2）/mm，并取P/點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)所列出的矢量方程按照原動件的位置準(zhǔn)確作圖。如圖6所示：測量，可得各點(diǎn)的加速度。圖6 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過150 時，加速度矢量圖 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過1350 時 速度( m/s）分析：為求得點(diǎn)E的速度，現(xiàn)需要求得C點(diǎn)的速度B點(diǎn)的速度VB =LAB w=9.42X0.06915=0.65 m/s求出F點(diǎn)的速度:用作圖法求解，取速度比例尺v=0.01（m/s）/mm，并取P點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)所

9、列出的矢量方程按照原動件的位置準(zhǔn)確作圖。如圖7所示：圖7 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過1350 時，速度矢量圖加速度（m/s2）: 先求得C點(diǎn)的加速度由 ac = aB + aCB 得 + = + + 大?。?? wLBC ? 方向： CD CD BA CB BC由aE = aC ，可知E點(diǎn)加速度的大小和方向。求出F點(diǎn)的加速度: aF = aB + aEF = + + + 方向： ？ ？ 大小： 豎直 ED ED FE EF用作圖法求解，取速度比例尺a=0. 1（m/s2）/mm，并取P/點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)所列出的矢量方程按照原動件的位置準(zhǔn)確作圖。如圖8所示：圖8 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過1350 時，加

10、速度矢量圖 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過2550 時 速度( m/s）分析：為求得點(diǎn)E的速度，現(xiàn)需要求得C點(diǎn)的速度B點(diǎn)的速度VB =LAB w=9.42X0.06915=0.65 m/s求出F點(diǎn)的速度:用作圖法求解，取速度比例尺v=0.01（m/s）/mm，并取P點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)所列出的矢量方程按照原動件的位置準(zhǔn)確作圖。如圖9所示： 圖9 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過2550 時，速度矢量圖加速度（m/s2）: 先求得C點(diǎn)的加速度 由 ac = aB + aCB 得 + = + + 大?。?? wLBC ? 方向： CD CD BA CB BC由aE = aC ，可知E點(diǎn)加速度的大小和方向。求出F點(diǎn)的加速度

11、: aF = aB + aEF = + + + 方向： ？ ？ 大?。?豎直 ED ED FE EF用作圖法求解，取速度比例尺a=0. 1（m/s2）/mm，并取P/點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)所列出的矢量方程按照原動件的位置準(zhǔn)確作圖。如圖10所示：圖10 當(dāng)原動件由起始位置轉(zhuǎn)過2550 時，加速度矢量圖2、連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析（1）先將機(jī)構(gòu)分成基本桿組如下圖所示： 圖11 基本桿組（2）再對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析（3）確定個構(gòu)件的慣性力及慣性力偶矩 =m2 a2 = G2 a52 /g 方向與a52反向 = m3 a53 = G3 a53 /g 方向與a52反向 = m5 aF = G5 aF/g 方向與a5

12、2反向 Fr = 0 反向行程 = a2 （順時針） = J53 d3 （逆時針） = / = M53 / = M53 / Fn a53構(gòu)件2力平衡 F32 + G2 + + F12 = 0構(gòu)件3力平衡F23 + F23 + F43 + F43 + = 0構(gòu)件5力平衡F45 + F65 + + G5 = 0則作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb: Mb=Fb LAB （逆時針）3飛輪設(shè)計（1）選取材料 優(yōu)質(zhì)碳鋼 密度P = 7.85 g/cm3 （選用參考文獻(xiàn) 【6】）(2) 求驅(qū)動力矩 將各點(diǎn)的平衡力矩（既等效力矩）畫在坐標(biāo)紙上，平衡力矩所做的功課通過數(shù)據(jù)曲線 和模坐標(biāo)之間所夾面積之和求得。依據(jù)在

13、一個工作周期內(nèi)，曲柄驅(qū)動力矩設(shè)為常數(shù)所做的功等于阻力所做的功，有此可求出驅(qū)動Md 。 （其中模座標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，一個周期為2 ，縱坐標(biāo)為力矩，由課程設(shè)計內(nèi)容2可得出相應(yīng)數(shù)據(jù)。） (3)求Je 飛輪的轉(zhuǎn)動慣量 根據(jù)盈虧功的原理，畫出能量指示圖，以曲柄的平均力矩為分界線，求出各區(qū)段盈虧功如下： W1 = 8.587 J W2 = 22.124 J W3 = 1366.911 JW4 = -939.895 J W5 = 8.750 J W6 = -398.715 J W7 = 647.629 J W8 = -2048.790 J W9 = 4429.004 J W10 = -568.770 J W11

14、 = 1016.037 J由以上數(shù)據(jù)可知： Wmax=W9 = 4429.004 J運(yùn)用飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算近似： JF Wmax / Wm2 （選用參考文獻(xiàn) 【1】）式中平均角速度wm用平均轉(zhuǎn)速n（單位：r/min）代換,則有： JF 900Wmax /(2 n2 ) JF = 1346.256 Kg m2(4)飛輪尺寸的確定 JF JA = GA ( D12 + D22 )/(8g)D2/(4g) （GA為輪像的重量）GAD2 = 4gJF D = 0.093 m GA = 6101657.44017 Kg 又由GA = DHbY 由P = 7.85 g/cm3 得 P = 78500000

15、0 N.cm3 所以 HB = 0.00018 m2 b = 0.03 m H = 0.006 m即： b = 30 mm H = 6 mm(5)畫出飛輪零件圖由于飛輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生很大的離心力，為了避免發(fā)生飛輪輪緣產(chǎn)生破裂，所以飛輪有較高的技術(shù)要求。具體要求標(biāo)注見圖紙。 （選用參考文獻(xiàn)【5】、【6】 ）4、凸輪機(jī)構(gòu) （1）凸輪輪廓曲線的方程式 選取凸輪的回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，Y軸的方向與推桿的導(dǎo)程平行，建立直角坐標(biāo)系。開始時，滾子在B0處，設(shè)S0為B0到X軸的距離，則S0 = ，式中e 和 r0分別表示偏距和凸輪的基圓半徑。當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)從 -w 反轉(zhuǎn)角時，推桿同時反轉(zhuǎn)角，并相應(yīng)產(chǎn)生位移S，此時滾

16、子中心處于B 點(diǎn)，其直角坐標(biāo)系為：（公式選自參考文獻(xiàn) 【1】） 因為凸輪的實(shí)際廓線為理論廓線的等距曲線，工作廓線、理論廓線在法線方向的距離應(yīng)等于滾子半徑rr ，既得工作廓線上的相應(yīng)點(diǎn) B/(X1/,Y/)。 由數(shù)學(xué)知識可知，理論擴(kuò)線B 處法線nn/ 半徑斜率 工作廓線上對應(yīng)點(diǎn)B/(X1/,Y/)的坐標(biāo)為： 此即為凸輪的工作廓線方程式。式中“-”號用于內(nèi)等距曲線，“+”用于外等距曲線。由正弦速度運(yùn)動規(guī)律，可得，其推程時的運(yùn)動方程為： 回程時運(yùn)動方程為： 將h = 19 mm ， ， ， 代入上述式中可得下表:表2 推程階段 單位: mms00.060.431.383.02s5.308.0510.

17、9513.7015.98s17.6218.5718.0419.00表3 回程階段 單位：mms19.0018.9618.7118.0816.91s15.2913.1816.758.245.82s3.712.060.920.040 （2） 由凸輪基圓半徑的確定偏心距 諾模圖： 則 由于 故可取 由滾子半徑 可取 （3）從動件運(yùn)動規(guī)律的畫法 選取合適的比例尺，畫出rb、rr、e ； 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，取合適的角度作圖； 繪制凸輪的理論廓線； 繪制凸輪的實(shí)際廓線。 5.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 已知參數(shù) 、 ，模數(shù) m ，分度圓壓力角。選取變位系數(shù) (1)幾何設(shè)計步驟 選擇傳動類型 確定齒輪變位系數(shù) 按無隙嚙合方

18、程式計算端面嚙合角 按公式計算兩輪的幾何尺寸 驗算齒輪傳動的限制條件(2)所需幾何參數(shù)的計算 分度圓直徑： 基圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 頂隙系數(shù): C = ·m = 0.25 x 6 =1.5齒頂厚: 其中： 齒距: p =m = 6 = 18.84齒厚: s = m/2 = 9.42齒槽寬: e = m/2 = 9.42中心距: (3)繪制嚙合圖齒輪嚙合圖是將齒輪各部分按一定比例尺畫出嚙合關(guān)系的一種圖形。它可以直觀的表達(dá)出一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù)，并可借助圖形做必要的分析。 繪制漸開線； 繪制嚙合圖。機(jī)構(gòu)桿長：AB=69.015mmBC=314.42mmBS2=157.2mmCD=140mmDE=210mmDS3=105mmEF=52.5mm當(dāng)原動件轉(zhuǎn)過150 時，各點(diǎn)速度：VC = 0.3m/sVF = 0.34 m/sVS2 = 0.4 m/sVE = 0.45 m/sVS3=0.225 m/s當(dāng)