機械原理壓床機構(gòu)設(shè)計說明書(黃海)

1、東莞理工學院城市學院機電工程系機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：壓 床 機 構(gòu) 設(shè) 計同學姓名： 黃 海 學 號： 201143601116 指導老師： 蹇永良 老師 日 期: 2013年12月26日 壓床機構(gòu)設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目： 壓床機構(gòu)綜合與傳動系統(tǒng)設(shè)計1.2壓床機構(gòu)簡介如圖所示為壓床機構(gòu)簡圖。其中，六桿機構(gòu)ABCDEF為其主體機構(gòu)，電動機經(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，六桿機構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運動。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構(gòu)各運動副用的油泵凸輪。 壓床機構(gòu)簡圖1.

2、3設(shè)計任務(wù)：1、六桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析（1）機構(gòu)的設(shè)計及運動分折已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角3、 3，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n1。要求：設(shè)計連桿機構(gòu) , 作機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)某個位置1=45o 的速度多邊形和加速度多邊形。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。六桿機構(gòu)已知參數(shù)設(shè)計內(nèi)容連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析單位mm（º）mmr/min符號X1X2y33HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)50140220601201501/21/4901/21/2數(shù)據(jù)60160240601201601/21

3、/4901/21/2數(shù)據(jù)70170250601202001/21/4901/21/2數(shù)據(jù)80180250601202401/21/4901/21/2數(shù)據(jù)80200240601202101/21/4901/21/2數(shù)據(jù)70200280601202401/21/4901/21/2數(shù)據(jù)70190300601202101/21/4901/21/2數(shù)據(jù)80180280601202101/21/41201/21/2數(shù)據(jù)80180300601202101/21/41201/21/2數(shù)據(jù)70200310601202401/21/41201/21/2數(shù)據(jù)65195280601202401/21/41201/21

4、/2數(shù)據(jù)70200300601202401/21/41201/21/2數(shù)據(jù)75205310601202401/21/41201/21/2數(shù)據(jù)75210300601202101/21/41201/21/2數(shù)據(jù)80220310601202101/21/41201/21/2（2）機構(gòu)的動態(tài)靜力分析要求：確定機構(gòu)一個位置的各運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)。G2 G3G5FrmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39單位 N Kg.m22、凸輪

5、機構(gòu)構(gòu)設(shè)計 （1）設(shè)計任務(wù)用圖解法設(shè)計一偏置直動滾子盤形凸輪機構(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動；從動件回程作等加速等減速運動。凸輪機構(gòu)設(shè)計數(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)推程運動角t（º）遠何止角s（º）回程運動角h（º）近休止角s（º）1106010301503012060210701035120601008031060103018050100304156012301204012080515

6、601230150309090615801240150301206071580124018030906081580124012060110709108512501505090701010851050150309090111090106018030100501210851050110809080131075104015050100601415851050160401006015159010601803080703、整理、編輯關(guān)于課程設(shè)計的計算說明書，并裝訂成冊。1.4進度支配：序號階段主要內(nèi)容時間支配1預備1、 明確任務(wù)、分工與預備2、 應(yīng)用解析法或圖解法確定機構(gòu)尺寸第一天上午（0.5天）2六桿

7、機構(gòu)的設(shè)計計算1、 機構(gòu)的運動分析；機構(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凸輪機構(gòu)的設(shè)計繪圖1、 繪制機構(gòu)的運動圖線2、 繪制凸輪機構(gòu)的理論輪廓線與實際輪廓線第三天下午到第四天上午（1天）4編寫設(shè)計說明書整理編寫設(shè)計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)計文件第五天下午（0.5天）歡迎下載 名目一、壓床機構(gòu)設(shè)計要求11.1壓床機構(gòu)簡介11.2方案選擇11.3六桿機構(gòu)設(shè)計214六桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析3141連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析3142機構(gòu)運動速度分析：4143機構(gòu)運動加速度分析：6二、凸輪機構(gòu)設(shè)計721凸輪設(shè)計任務(wù)7211設(shè)

8、計任務(wù)7212已知條件722凸輪機構(gòu)構(gòu)設(shè)計8221推程階段：8222回程階段：8223畫凸輪從動件位移曲線圖8224畫凸輪輪廓線圖9三、設(shè)計小結(jié)10四、參考資料10一、壓床機構(gòu)設(shè)計要求1.1壓床機構(gòu)簡介如圖所示為壓床機構(gòu)簡圖。其中，六桿機構(gòu)ABCDEF為其主體機構(gòu)，電動機經(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，六桿機構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運動。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構(gòu)各運動副用的油泵凸輪。 壓床機構(gòu)簡圖1.2方案選擇方案一：曲柄滑塊機構(gòu) 簡潔的連桿機構(gòu)，用曲柄帶動滑塊實現(xiàn)壓床上下的來回

9、運動。設(shè)計的機構(gòu)簡圖如：圖1 圖1方案二：曲柄六桿機構(gòu) 所設(shè)計的機構(gòu)簡圖如圖2所示，多了另一個支點，能使滑塊移動更平穩(wěn)。 圖2兩種設(shè)計方案優(yōu)的缺點比較對方案一：該方案機構(gòu)簡潔，不需要很多的鉸接點，生產(chǎn)成本低，但是該機構(gòu)的穩(wěn)定性能不佳，在使用過程中需要一個滑槽供應(yīng)移動副，會使沖頭在運動過程中產(chǎn)生滑動摩擦，從而降低了該機構(gòu)的效率。所以，在實際工程中，這種機構(gòu)的有用性能有待商榷。對方案二：該機構(gòu)在原先的四桿機構(gòu)的基礎(chǔ)上多了一個固定鉸鏈點的桿件，并通過桿件將沖頭的移動副設(shè)置成不需要依靠機架供應(yīng)，這樣就使得機構(gòu)的效率大大提高了，而且六桿機構(gòu)也使得機構(gòu)更穩(wěn)定，在實際工程中也有了更加寬敞的應(yīng)用空間，所以，綜

10、合以上的兩種機構(gòu)的優(yōu)缺點，方案二為最佳可行方案，依據(jù)所選取的數(shù)據(jù)，可以設(shè)計出滿足要求的機構(gòu)。 結(jié)論：選擇方案二曲柄六桿機構(gòu)1.3六桿機構(gòu)設(shè)計已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CECD、EFDE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。要求：設(shè)計連桿機構(gòu) , 作機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)12個位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運動線圖。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)計內(nèi)容連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析單位mm（º）mmr/min符號X1X2y'''HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/D

11、E數(shù)據(jù)70200280601202401/21/4901/21/214六桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析141連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析分析如圖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。由條件可得；EDE'=60° DE=DE' DEE'等邊三角形過D作DJEE'，交EE'于J，交FF于HHDI=1/2EDE''+IDE''=60°/2+60

12、6;=90°HDJ是一條水平線DHFF' FF'EE'過F'作F'KEE' 過E'作E'GFF'，F(xiàn)'KE'G在FKE和E'GF'中，KEGF'，F(xiàn)E=E'F', 圖：1-1FKE=E'GF'=90°F'KF'E'GF' KE= GF'EE'=EK+KE', FF'=FG+GF'EE'=FF'=HDE'E是等邊三角形DE=FF'=

13、H=240mmEF/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 ；D

14、S3=DE/2=240/2=120mm由上可得：ABBCBS2CDDEDS3EF77.53mm288.94mm144.47mm160mm240mm120mm60mm142機構(gòu)運動速度分析：已知：n1 = 90 r/min； = rad/s = =9.425 rad/s 逆時針 = ·lAB = 9.425×0.07753m/s0.730 m/s= + 大小 ? 0.7753 ?方向 CD AB BC選取比例尺v=0.02m/s/mm，作速度多邊形，如圖1-2：· 0.02×45.22 m/s =0.904m/s· 0.02×38.04

15、 m/s =0.761m/s· 0.02×67.83 m/s =1.357m/s · 0.02×58.48 m/s =1.170m/s·0.02×13.78 m/s =0.276m/s·0.02×36.43 m/s 0.729m/s 圖1-2·0.02×33.92 m/s 0.678m/s0.761/0.28894=2.634rad/s (逆時針)0.904/0.160=5.650rad/s (順時針)0.276/0.060=4.600ad/s (逆時針) 項目數(shù)值0.7300.9041.357

16、1.1700.7290.6789.4252.6345.6504.600單位m/srad/s143機構(gòu)運動加速度分析：=12lAB=9.4252×0.07753 m/s =6.887m/s2=22lBC=2.6342×0.28894 m/s =2.004m/s2=32lCD=5.6502×0.160 m/s =5.108m/s2 = + = + + 大?。?？ ？ ？方向： ？ CD CD BA CB BC選取比例尺a=0.2 m/s2/mm,作加速度多邊形圖，如圖1-3：=·=0.2×25.82 m/s2=5.164m/s2=·=0.

17、2×38.73 m/s2=7.746m/s2=·=0.2×50.76 m/s2=10.152 m/s2 圖1-3=·=0.2×3.77 m/s2=0.754 m/s2= + + 大小? ?方向 FE EF=·=0.2×32.46 m/s2=6.492 m/s2=·=0.2×16.03 m/s2=3.206m/s2=·=0.2×19.36 m/s2= 3.872m/s2= /lCB=10.152 /0.28894 rad/s2=35.14 rad/s2= /lCD=0.754/0.16

18、rad/s2=4.713 rad/s2由上可得：項目數(shù)值6.887 5.1647.746 6.4923.206 3.872 35.144.713單位m/srad/s二、凸輪機構(gòu)設(shè)計21凸輪設(shè)計任務(wù)211設(shè)計任務(wù)用圖解法設(shè)計一偏置直動滾子盤形凸輪機構(gòu)；畫出從動件的圖線；畫出凸輪的理論輪廓曲線；畫出凸輪的實際輪廓曲線；以上三圖均繪制在A2圖紙上。212已知條件從動件在推程作簡諧運動；從動件回程作等加速等減速運動。凸輪機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)如表2-1：表2-1 參數(shù)方案偏距e(mm)基圓半徑rb (mm)滾子半徑rT (mm)行程H(mm)推程運動角t（º）遠何止角s（º）回程運動角h（º）近休止角s（º）615801240150301206022凸輪機構(gòu)構(gòu)設(shè)計221推程階段：已知H = 40 mm ;推程角t = 150 º且推程階段做簡諧余弦加速度運動，運動方程S= 由運動方程算得轉(zhuǎn)角與行程S的關(guān)系，如表2-2 表2-200100200300400500600700S00.4371.7293.8206.61710.013.82017.909800900100011001200130014001500S22.09126.18030.033.38336.18038.27139.56340.0單位(mm)222回