機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)壓床機(jī)構(gòu)

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目學(xué)院：班級(jí)：設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師目錄TOC\o"1-5"\h\z目錄 2\o"CurrentDocument"一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 3\o"CurrentDocument"1.2機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 3\o"CurrentDocument"1.3凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) 31.4.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3\o"CurrentDocument"二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 5基于擺桿的傳動(dòng)方案 5六桿機(jī)構(gòu)A 5六桿機(jī)構(gòu)B 6\o"CurrentDocument"確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度 6三、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 8\o"CurrentDocument"速度分析 8加速度分析 10\o"CurrentDocument"機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 11\o"CurrentDocument"基于soildworks環(huán)境下受力模擬分析： 14四、 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17五、 齒輪設(shè)計(jì) 19\o"CurrentDocument"全部原始數(shù)據(jù) 19\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)方法及原理 19\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程 19\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 21一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1?1?機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介圖示為壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中六桿機(jī)構(gòu)為主體機(jī)構(gòu)。圖中電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)三對(duì)齒輪將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克服工作阻力F而運(yùn)動(dòng)。為了減少主軸r的速度波動(dòng)，在曲柄軸A上裝有大齒輪z6并起飛輪的作用。在曲柄軸的另一端裝有油泵凸輪，6驅(qū)動(dòng)油泵向連桿機(jī)構(gòu)的供油。驅(qū)動(dòng)油泵向連桿機(jī)構(gòu)的供油。1.4.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.4.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（a）壓床機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)1?2機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知：各構(gòu)件的重量G及其對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js（曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（略去不計(jì)），阻力線圖（圖9—7）以及連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析中所得的結(jié)果。要求：確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)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(dòng)分析的圖樣上。1.3凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：從動(dòng)件沖程H,許用壓力角［a］.推程角6。遠(yuǎn)休止角5，回程角5',從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見(jiàn)表9-5,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P。選取滾子半徑r,繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在2號(hào)圖紙上設(shè)計(jì)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析

符號(hào)hih2h3f3ff申3HCECDEFDEn1BS2DE單位mm度mmr/min數(shù)I50140220601201501/21/41001/21/2數(shù)II據(jù)60170260601201801/21/4901/21/2III70200310601202101/21/4901/21/2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定[5]G2G3G5FrmaxJS2JS3NKg?m21/3066044030040000.280.0851/30106072055070000.640.21/3016001040840110001.350.39凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)maxLO2D[a]①①S①/0mm0161204080207518130387520901813542652075二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)2?1?1?基于擺桿的傳動(dòng)方案2.1.2.六桿機(jī)構(gòu)2.1.2.六桿機(jī)構(gòu)A優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，在C點(diǎn)處，力的方向與速度方向相同，所以傳動(dòng)角丫=90。，傳動(dòng)效果最好；滿足急回運(yùn)動(dòng)要求；缺點(diǎn)：有死點(diǎn)，造成運(yùn)動(dòng)的不確定,需要加飛輪，用慣性通過(guò)；廠P廠P優(yōu)點(diǎn)：能滿足要求，以小的力獲得很好的效果；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)過(guò)于分散：2.1.3.六桿機(jī)構(gòu)BCEh=CEh=180mm,CD優(yōu)點(diǎn)：_ 結(jié)構(gòu)緊湊，滿足急回運(yùn)動(dòng)要求;力~^~ 缺點(diǎn)：機(jī)械本身不可避免的問(wèn)題存在。為綜合分析：以上三個(gè)方案，各有千秋，為了保證傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，并且以滿足要求為目的，我們選擇方案三。2.2?確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度已知.hl=50mm,h2=140mm,h3=220mm,申'=60°,申"二120°3 3EF1BS1DSDE如右圖所示，為處于兩個(gè)極限位置時(shí)的狀態(tài)。根據(jù)已知條件可得：tan0= = =0=12.8°h2 220a=a'-0=60°-12.8°=47.2°卩=a''-0=120°-12.8°=107.2°AD=Jhl*hl+h3*h3=J50*50+220*220=225.61mmEF'=H=150mm=DE=150mm=CD=100mm,CE=50mm,EF=37.5mm在三角形ACD和AC'D中用余弦公式有:CD*CD+AD*AD-AC*ACcosB=2*DC*AD=AC=173.9mmDC'2+AD2-AC'2cosa=2*CD'*AD=AC'=272.5mmBC=AC+AC=223.2mm{2“AC'-AC…AB= =49.3mm2BS=131.9,DS=90;23由上分析計(jì)算可得各桿長(zhǎng)度分別為：ABBCBS2CDDEDS3EF49.3mm223.2mm131.9mm100mm150mm90mm37.5mm傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析項(xiàng)目lABlBClDElEFlBS2l巧lCD數(shù)值49.3223.215037.5131.990100單位mm速度分析已知:n已知:ni=100r/minw=吆=2KX100=10.467rad/s，逆時(shí)針;i60 60v=r-w=l-w=0.0493x10.467=0.516m/sBAB1BAB1曠 =曠 +廠曠 =曠+廠;CBCBFEFE大小0.577??V?方向丄CD丄AB丄BC鉛垂V丄EF選取比例尺u=0.0105m/s,作速度多邊形如圖所示；由圖分析得:vmmv=u-pc= 0.004Xc v18.71=0?07484m/sv=u-bc= 0.004XCBv121.5=0.486m/sv=u-pe= 0.004XEv28.06=0.11224m/sv=u-pf=0.004X20.7=0.0828m/sFvv=u-ef= 0.004XFEv14.36=0.05744m/sv=u-ps=0.004X69.32mm=s2 v 20.27728m/sv=u-ps=0.004X14.03mm=s3 v30.05612m/s

???①=亍斗=0.486/0.223185=2.178rad/s（順時(shí)針）2lBC3 =Z=0.07484/0.1=0.7484rad/s （逆時(shí)針）3/CD°=Vfe=0.05744/0.0375=1.532rad/s （順時(shí)針）4 /EF速度分析圖:Z]Z nEZ/1:F項(xiàng)目VBVCVEVFVS2VS31234數(shù)值0.5160.0750.1120.0830.2770.05610.4672.1780.7481.532單位m/srad/s

3?2?加速度分析a=w2?l=10.4722X0.049285=5?405m/s2B 1ABan=w2-1=2.1782X0.223185=1.059m/s2BC 2BCan=w2-1 =0.7482X0.1=0.056m/s2CD 3CDEF4 EFa=an+at=a丄EF4 EFa=an+at=a丄十a(chǎn)t十a(chǎn)ncCD+CD=BCBCB大小:??V??V??V方向:??C-D丄CDB-A丄BCC-Ban=w2-1 =1.5322X0.0375=0.088m/s2選取比例尺卩a=0.04(m/s2)/mm,作加速度多邊形圖a=u-p'c'=0.04X113.53=4.5412m/s2c aa=u-p'e'=0.04X170.29=6.8116m/s2Eaat=u-bc'=0.04X61.3=2.452m/s2CBaat=u-n'c'=0.04X113.52=4.5408m/s2CDanc大小：a=F=Va+an十a(chǎn)t?E??FEV方向：VfF-E丄FEa=u-p'f'=0.04X129.42=5.1768m/s2Faa=u-p's2'=0.04X120.97=4.8388m/s2s2 aa=u-p's3'=0.04X85.15=3.406m/s2s3 a a=u-pf'=0.04X129.42=5.1768m/s2Faa=aCB=2.452/0.223185=10.986m/s2（逆時(shí)針）21CBa=aCD=4.5408/0.1=45.408m/s2 （順時(shí)針）31①OJrcolDLCD項(xiàng)目aBaCaEaFaS2aS3a2a3數(shù)值5.4054.5416.8125.1774.8393.40610.98645.408單位m/s2rad/s2G-agG5(b)G-agG5(b)構(gòu)件5的力多邊3.3.機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3、* -J-萬(wàn)案I66044030040000.280.085單位NKg.m21?各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩:F=m-ag2 2 s2=660X4.839/9.8=325.892N(與as2方向相同)F=m-a=—3—s3=440X3.406/9.8=152.922N（與a方向相反）g3 3s3 g s3F二m-a二G5?"f=300X5.177/9.8=158.480N（與a方向相反）g5 5F g FF_F=―rmax=4000/10=400Nr10M二J-a=0.28X10.986=3.076N.m（順時(shí)針）M二J-a=0.085X45.408=3.860N.m （逆時(shí)針）13 s33Mh二—=3.076/325.892=9.439mmg2Fg2—h二一3=3.860/152.922=25.242mmg3 Fg32?計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作用力(1)分析構(gòu)件5對(duì)構(gòu)件5進(jìn)行力的分析，選取比例尺u二10N/mm,作其受力圖F構(gòu)件5力平衡：F+G+R+R二0TOC\o"1-5"\h\zg5 5 65 45則R=_u-1=-10X47.44=-474.4N45 F45r=_r=474.4N43 45R二u-1二10x12.18二121.8N65F65⑵分析構(gòu)件2、3單獨(dú)對(duì)構(gòu)件2分析：桿2對(duì)C點(diǎn)求力矩，可得：Rt-1 _G-1 _F-1二012BC2G2 g2Fg2Rtx223.19_660x19.38_325.892x0.96二012Rt二58.711N12單獨(dú)對(duì)構(gòu)件3分析：桿3對(duì)C點(diǎn)求矩得：Rt-1 _G-h+R-h+F-h=063CD3G3 43R43 g3Fg3Rtx100-440x21.73+474.4x35.65+152.922x0.24二0Rt二265.103N63對(duì)桿組2、3進(jìn)行分析：R43+Fg3+G3+R七63+Fg2+G2+Rtl2+Rn12+Rn63=0大?。簐vyyVVV? ?方向：VVVVVVVVV選取比例尺卩F=10N/mm，作其受力圖則Rn12=10X156.8=1568N； Rn63=10X49.28=492.8N.機(jī)構(gòu)―仝力家邊形.Uf^lON/imn⑶求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb：M二F-1二156.91x10x0.00855二13.416N-mb21R21R=R=156.91x10二1569.1N6121

項(xiàng)目Fg2Fg3Fg5MI2MI3MbRn63Rt63數(shù)值325.89152.92158.483.083.8613.42492.8265.10單位NN.mN項(xiàng)目Rn12Rt12R34R45R56R61數(shù)值1568.0058.71474.4474.4121.81569.1單位N3.4.基于soildworks環(huán)境下受力模擬分析:Soildworks為用戶提供了初步的應(yīng)力分析工具 simulation,利用它可以幫助用戶判斷目前設(shè)計(jì)的零件是否能夠承受實(shí)際工作環(huán)境下的載荷，它是COMOSWorks產(chǎn)品的一部分。Simulation利用設(shè)計(jì)分析向?qū)橛脩籼峁┝艘粋€(gè)易用、分析的設(shè)計(jì)分析方法。向?qū)б笥脩籼峁┯糜诹慵治龅男畔ⅲ绮牧?、約束和載荷，這些信息代表了零件的實(shí)際應(yīng)用情況。Simulation使用了當(dāng)今最快的有限元分析方法快速有限元算法（FFE），它完全集成在windows環(huán)境中并與soildworks軟件無(wú)縫集成，被廣泛應(yīng)用于玩具、鐘表、相機(jī)、機(jī)械制造、五金制品等設(shè)計(jì)之中。

vonMises（N/m'2）5」432.7-4..980.7_4..528.8_4..076.8.3,624.9_3,172.9L乙721.0_乙269.1_b817.1_b365.2?庇］股力:620422000.0?庇］股力:620422000.0Soildworks中的Simulation模塊為我們提供了很好的零件應(yīng)力分析途徑，通過(guò)對(duì)構(gòu)件的設(shè)置約束點(diǎn)與負(fù)載，我們很容易得到每個(gè)零件在所給載荷后的應(yīng)力分布情況。

voriMises(ITAa21LSO.654.2160voriMises(ITAa21■■幀04乙丁時(shí)0-LCi%131,272d-2］匕T520-ET,?QB,ZiQ.0-T2S.U-&5,4^5.212U_54,573.TOfl.O-4亂66巳1訊0_3￡,750.666021,S3m0LD,12F,BBS0Lte712Z.?—?駆咸力:t^OOODOO.0由于不知道該零件的具體材料，所以我選用了—?駆咸力:t^OOODOO.0凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號(hào)h1 1U115。5。15。'單位mm(0)方案11730552585有H=0.45，即有r0=045=拾=0取r0二38mm，取rr-4mm在推程過(guò)程中：兀2hw2cos-—由a= U得2820當(dāng)6o=55。時(shí)，且0o<5<22.5。,則有a>=0,即該過(guò)程為加速推程段,當(dāng)6°=550時(shí),且5>=22.50,則有a<=0,即該過(guò)程為減速推程段。1-cos所以運(yùn)動(dòng)方程50。50100150200250300350400450500550S00.3441.3492.9344.969 '7.2909.70912.03114.06615.65016.65517.000單位(mm)-兀2hw2-cos(—)在回程階段，由a= 0-得：28'20當(dāng)5'=85o時(shí)，且00<5<42.5。,則有a<=0,即該過(guò)程為減速回程段,當(dāng)5。/=85o時(shí)，且5>=42.5o,則有a>=0,即該過(guò)程為加速回程段0所以運(yùn)動(dòng)方程'所以運(yùn)動(dòng)方程'兀8cosc8—a580085090095010001050110011501200S1716.85516.42615.72714.78213.62312.28910.8269.285512501300135014001450150015501600165S7.7166.1744.7123.3782.2191.2730.5740.1450單位(mm)凸輪廓線如下五、齒輪設(shè)計(jì)全部原始數(shù)據(jù)z=11；1z=38;2m=5;a=20。；設(shè)計(jì)方法及原理考慮到負(fù)傳動(dòng)的重合度雖然略有增加，但是齒厚變薄，強(qiáng)度降低，磨損增大：正傳動(dòng)的重合度雖然略有降低，但是可以減小齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸，減輕齒輪的磨損程度，提高兩輪的承載能力，并可以配湊中心距，所以優(yōu)先考慮正傳動(dòng)。設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程1、變位因數(shù)選擇⑴求標(biāo)準(zhǔn)中心距a:a=m"Zi乞=122.5mm;2acosa122.5xcos20°⑵選取a=127.5mm，由此可得嚙合角a:cosa= = na=25°;a 127.5⑶求變位因數(shù)x+x之和：x+x=(Z1*Z2)?一'""Q)沁1.1044,然后在齒數(shù)組合為1 2 1 2 2tanaz=11,z=38的齒輪封閉線上作直線x+x=1.1044，此直線所有的點(diǎn)均滿足變位因數(shù)之和12121.1044和中心距122.5mm的要求，所以x=0.574,x=0.5304，滿足兩齒根相等的要求。122、計(jì)算幾何尺寸由x1+x2>0可知，該傳動(dòng)為正傳動(dòng)，其幾何尺寸計(jì)算如下：(a—a) 127.5—122.5中心距變動(dòng)系數(shù)：y= = =1m5齒頂高變動(dòng)系數(shù)：d=x1+x2-y=1.1044-1=0.1044齒頂咼：h=(h*+x1-d)-m=(1+0.574一0.1044)x5=7.348mma1 ah=(h*+x2-d)-m=(1+0.5304-0.1044)x5=7.13mma2 a齒根高：h=(h*+c*一x1)-m=(1+0.25一0.574)x5=3.38mmf1ah=(h*+c*-x2)-m=(1+0.25一0.5304)x5=3.598mmf2a齒全高：h=h+h=7.348+3.38=10.728mma1 f1h=h+h=7.13+3.598=10.728mma2 f2

分度圓直徑：d二mz二5x11二55mm11d二mz二5x38二190mm22齒頂圓直徑：TOC\o"1-5"\h\zd二d+2h二55+2x7.348二69.696mma1 1 a1d二d+2h二190+2x7.13二204.26mma2 2 a2齒根圓直徑：d=d一2h=55一2x3.38=48.24mmf1 1 f1d=d-2h=190-2x3.598=1