機械原理課程設計-壓床機構(gòu)的設計

1、壓床機構(gòu)設計說明書院系：機電工程學院班級:機械XXX班學號:姓名:指導老師:目錄一、設計題目壓床機構(gòu)的設計二、工作原理壓床機械是由六桿機構(gòu)中的沖頭（滑塊）向下運動來沖壓機械零件的。圖1為其參考示意圖，其執(zhí)行機構(gòu)主要由連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)組成，電動機經(jīng)過減速傳動裝置（齒輪傳動）帶動六桿機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿、搖桿帶動滑塊克服阻力F沖壓零件。當沖頭向下運動時，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無阻力；當在工作行程后0.25H行程時，沖頭受到的阻力為F；當沖頭向上運動時，為空回行程，無阻力。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副的油泵凸輪機構(gòu)。三、設計要求電動機軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，

2、每日一班制工作，載荷有中等沖擊，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為±5。要求凸輪機構(gòu)的最大壓力角應在許用值之內(nèi)，從動件運動規(guī)律見設計數(shù)據(jù)，執(zhí)行構(gòu)件的傳動效率按0.95計算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計。四、原始數(shù)據(jù)見下表導桿機構(gòu)運動分析轉(zhuǎn)速n2 (r/min)95距離x1 (mm)50距離x2 (mm)140距離y (mm)160沖頭行程H (mm)150上極限角 1 (°)120下極限角2(°)60導桿機構(gòu)動態(tài)靜力分析工作阻力Fmax(N)4300連桿3質(zhì)量m3 (kg)60連桿3質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量 Js3 (kg ·m2)0.21滑塊6質(zhì)量m6 (kg)34搖桿4質(zhì)量m3 (kg

3、)40搖桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量 Js4 (kg ·m2)0.2凸輪機構(gòu)設計從動件最大升程H20從動件運動規(guī)律余弦許用壓力角 30°推程運動角 60°遠休止角 10°回程運動角 60°五、 內(nèi)容及工作量1、 根據(jù)壓床機械的工作原理，擬定執(zhí)行機構(gòu)（連桿機構(gòu)），并進行機構(gòu)分析。2、 根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機構(gòu)的運動尺寸, lCB=0.5lBO4，lCD=(0.250.35)lCO4。要求用圖解法設計，并將設計結(jié)果和步驟寫在設計說明書中。3、 連桿機構(gòu)的運動分析。分析出滑塊6的位移、速度、加速度及搖桿4的角速度和角加速度。4、 連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析。求出最大平

4、衡力矩和功率。5、 凸輪機構(gòu)設計。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸（基圓半徑ro、偏距e和滾子半徑rr），并將運算結(jié)果寫在說明書中。畫出凸輪機構(gòu)的實際廓線。6、 編寫設計說明書一份。應包括設計任務、設計參數(shù)、設計計算過程等。六、設計計算過程1. 壓床執(zhí)行機構(gòu)（六桿機構(gòu)）的設計根據(jù)給定的數(shù)據(jù)，利用autocad繪制出當搖桿擺到兩極限位置時，機構(gòu)運動簡圖（圖3）。圖3 搖桿擺到兩極限位置時，機構(gòu)運動簡圖由圖3可知，因為（即壓頭的行程H）,而三角形為等邊三角形，可推出四邊形為平行四邊形，則則，由，則 ,則,在三角形中，由得出=113.7，同理可得=210.8,所以, ，所以得到四條桿長=48

5、.55，=162.3，利用上述求得的曲柄搖桿機構(gòu)各桿的長度，利用一款四桿機構(gòu)設計及運動分析軟件（圖4），輸入四桿的桿長后可以得到：行程速比系數(shù)K=(180+)/(180-)得，K=1.105，搖桿的擺角 =60。圖4 四桿機構(gòu)的運動分析圖5 搖桿的角位移曲線圖6 搖桿的角速度曲線圖7 搖桿的角加速度曲線下面分析當搖桿分別擺到兩極限位置時，滑塊的速度及加速度。原始數(shù)據(jù)要求，桿件2的轉(zhuǎn)速n=80r/min，則其角速度為：= rad/s=8.38 rad/s點A的線速度V= l=0.41 m/s用相對運動圖解法作出以下兩個位置的速度多邊形和加速度多邊形 。（1）上極限位置 1）此時，機構(gòu)運動簡圖如圖

6、8所示。圖8 搖桿擺到上極限位置時機構(gòu)運動簡圖2)速度分析V= V+V 因為V=0，所以V= V =0.41m/s 方向垂直O(jiān)A3)加速度分析a = a + a= a + a + a 方向 大小 0 ？ ？a= l=8.38*48.55mm/s=3.41m/s a= V/l=1.04 m/s測得<a=50，<b=40所以 a*cosb= a + a得 a=5.81 m/s 所以a=5.81 m/s又因為 a/a=BO/CO=0.67所以 a=8.67 m/s測出<2=60， <1=71-60=11對y軸投影得：0=-asin<1 + asin<2對x軸投影得

7、：a= acos<1 + acos<2解得a=1.91 m/s a=9.47 m/s（2）下極限位置1）此時，機構(gòu)運動簡圖如圖9所示。圖9 搖桿擺到下極限位置時機構(gòu)運動簡圖2)速度分析V= V+V 因為V=0，所以V= V=0.41m/s 方向垂直O(jiān)A3)加速度分析a = a + a= a + a + a 方向 大小 0 ？ ？a= l=8.38*48.55mm/s=3.41m/s a= V/l=1.04 m/s測得<1=12 <2=12所以,向y軸投影，有：-a*cos<1= a- a 得：a=-2.42.m/s 所以a=-2.42 m/s又因為a/a=BO4/

8、CO4=0.67所以a=-3.62 m/sa= a+ a+ a方向 大小 ？ 0 ？對x軸投影：acos30= a+ a對y軸投影：- asin30=0解得a=0 m/s a=3.62 m/s2設計凸輪輪廓曲線，確定凸輪基本尺寸(1)余弦加速度運動規(guī)律，其推程時的速度方程為 V=hwsin()/（2）回程時的速度方程為 V=-hwsin()/ （）(2)確定基圓半徑由BE=OP=V/W,得到許多BE的值，它們等于與新建中心軸的距離，再用光滑的曲線連接各斷點，基圓半徑為凸輪最低點與兩邊極限直線夾角的交點的連線長度具體過程：凸輪推程時,BE=OP=V/W=V=hsin()/（2）,則當=0 、70

9、時，BE=0 當=7 時，BE=7.9 當=14 時，BE=15.1 當=21 時，BE=20.8當=28 時，BE=24.5 當=35 時，BE=25.7當=42 時，BE= 24.5 當=49 時，BE=20.8同理，凸輪回程時，BE=OP=V/W =-hsin()/ （）當=0、60時，BE=0 當=6時，BE=9.3 當=12時，BE=17.6 當=18時，BE=20.9當=24時，BE=28.5 當=30時，BE=30當=36時，BE=28.5 當=42時，BE=20.9最后繪制出圖形，測得基圓半徑為r=39.54mm由確定基圓半徑的公式r代入一個特殊值，得出兩個式子：r，及 r由兩

10、式相減得 e=7.7 mm(3)利用幾何法繪制凸輪輪廓曲線步驟：1) 根據(jù)基圓半徑和偏心距畫出部分。2) 將基圓的一部分70°角五等分，作為推程的部分，再以10°和60°分別畫遠休和回程的部分。3) 再過各等分線與基圓的交點做該偏置圓的切線。4) 利用反轉(zhuǎn)法原理畫該凸輪的輪廓曲線。5) 畫滾子半徑圓（圓心繞著凸輪的工作輪廓線）。R1=0.2 r=7.9mm。六、設計總結(jié)與體會對于機械原理,我對其一直表示很害怕,因為我聽學長學姐說機械原理這門課很難學，很多人都掛在這上面了。因此，我在平時花費在機械原理的時間也比其他課多很多，期末考試成績也不錯。機械原理課程設計這是我

11、入大學的一次做課程設計。開始我不知道什么是課程設計，因此有些茫然和不知所措，但在老師的指導和同學的互相幫助下還是按時完成了設計。這次課程設計讓我體會很深，也學到了很多新東西?！凹埳系脕斫K覺淺，覺知此事要躬行”，不經(jīng)過實踐，我們又怎么能將書里的知識與實際聯(lián)系在一起。在這次課程設計中，充分利用了所學的機械原理知識，根據(jù)設計要求和運動分析，選用合理的分析方案，從而設計出比較合理的機構(gòu)來。這次課程設計，不僅讓我們把自己所學的知識運用到實際生活中去，設計一些對社會有用的機構(gòu)，也讓我們深刻體會到團體合作的重要性，因為在以后的學習和工作中，但靠我們自己個人的力量是遠遠不夠的，必須積聚大家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。通過這次試驗我才親身體會到自己學的知識與實際動手之間還有一定的差距。首先在畫圖方面，如何布局才能使圖讓人清晰易懂，不顯得空曠和不浪費紙張。其實要事先想好在哪一部分畫什么，并確定相應的比例尺。在對結(jié)構(gòu)進行力的分析的時候，首先要確定各桿的運動方向，再確定其受力方向。在畫圖的時候要力求精確，只有這樣才能使計算結(jié)果與實際相差不大。在畫圖的過程中，間接的幫我們復習了以前的知識，比如機械制圖，理論力學等。同時，這次課程設計也為我們以后的畢業(yè)設計打下了一個基礎，我相信，經(jīng)過這次設計，我們畢業(yè)設計的時候不再會象現(xiàn)在這么茫然了，也一定能做好它。l 參考文獻1.孫恒，陳作模，葛文杰主編.