压床机构设计.doc

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1、 课题：压 床 机 构 设 计 院校：枣庄学院 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 目录第1章 压床机构设计要求 1.1压床机构简介与设计数据-3 1.1.1压床机构简介-3 1.1.2设计数据-4 1.2设计内容-4 1.2.1机构的设计及运动分折-4 1.2.2连杆机构的动态静力分析-4 1.2.3凸轮机构构设计-5 1.2.4齿轮机构设计-5第2章 连杆机构的设计及运动分析 2.1连杆机构长度计算-6 2.1.1作机构运动简图-6 2.1.2长度计算-6 2.2连杆机构速度及加速度的分析-8 2.2.1机构运动速度分析-8 2.2.2机构运动加速度分析-9 2.3机构动态静

2、力分析-10 2.3.1各构件的惯性力，惯性力矩-11 2.3.2计算各运动副的反作用力-11第3章 凸轮机构设计3.1凸轮相关数据的计算-163.2绘制凸轮的轮廓-17第4章 齿轮机构设计4.1齿轮相关数据的计算-19设计心得-20参考文献-21第1章 压床机构设计要求 1.1压床机构简介与设计数据 1.1.1压床机构简介 压床机械是由六杆机构中的冲（滑块）向下运动来冲压机械零件的。如图1-1-1所示，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成。电动机经滑块减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力Q冲压零件。当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在0.75H

3、内无阻力；当在工作行程后0.25H行程时，冲头受到的阻力为Q；当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。 图1-1-11.1.2设计数据表1-1-1 1.2 设计内容1.2.1机构的设计及运动分折 已知：中心距x1、x2、y, 构件3的上、下极限角3、3，滑块的冲程H，比值CECD、EFDE，各构件质心S的位置，曲柄转速n1。 要求：设计连杆机构 ,在2号图纸上（与后面的动态静力分析画一起）作机构运动简图、机构1个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。图1-2-11.2.2连杆机构的动态静

4、力分析已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js(曲柄1和连杆4的重力和转动惯量略去不计)，阻力线图(图1-1-1)以及连杆机构设计及运动分析中所得的结果。要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩（位置分配同前，见表1-1-1）。作图部分亦画在运动分析的图样上。1.2.3凸轮机构构设计 已知：从动件冲程H，许用压力角推程角。，远休止角s，回程角，从动件的运动规律，凸轮与曲柄共轴。 要求：按确定凸轮机构的基本尺寸求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径min。选取滚子半径rg，在2号图纸上绘制凸轮实际廓线。1.2.4齿轮机构设计 已知:齿数z5、z6，模数m，分度圆压力角

5、,齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮与曲柄共轴。 要求：计算此对齿轮传动的各部分尺寸。第2章 连杆机构的设计及运动分析2.1连杆机构长度计算2.1.1作机构运动简图：过A点作AB与AB相交120o，再作以B点为圆心以BC的长度为半径做圆弧与以以D点为圆心以的长度为半径做圆弧交于点，作的延长线到点，使的长度等于，再以点为圆心以的长度为半径做圆弧交机架于点，连接五点。 如图2-1-1所示2.1.2长度计算： 已知：X170mm，X2200mm，Y310mm， 360，3120，H210mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/4, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由条件可得；

6、EDE=60DE=DEDEE等边三角形图2-1-1过D作DNEE，交EE于M，交FF于N 则DN是DEE的一条三线合一的线即DN与竖直方向垂直DMN是一条水平线，DNFF FFEE 过F作FKEE,过E作EGFF，FKEG在FKE和EGF中，KEGF，FE=EF FKE=EGF=90FKEEGFFEK=EFGFFEEFEK=EFF EFF=EFG即 FEFEFE=FE四边形FEEF是平行四边形EE=FF=HDEE是等边三角形DE=EE=H=210mm即 DE=H=210mmCE/CD=1/2, EF/DE=1/4, DS3/DE=1/2 EF=DE/4=（210/4）mm=52.5mm CD=

7、2*DE/3=（2*210/3）mm=140mm CE=DE/3=（210/3）mm=70mm DS3=DE/2=（210/2）mm=105mm又AD=mm设AD与竖直方向上的夹角为则在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得：AC=BC-AB, AC=BC+ABAB=69.3mm BC=314.6mmBS2/BC=1/2 BS2=BC/2=314.6/2=157.3mm 综上所述： 表2-1-1ABBCBS2CDDEDS3EF69.3mm314.6mm157.3mm140mm210mm105mm52.5mm 2.2连杆机构速度及加速度的分析2.2.1机构运动速度分析 已知：n1=90r/min；

8、 = rad/s = =9.4 （逆时针） = lAB = （9.40.0693）m/s=0.65m/s = + 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BC选取比例尺v=（0.01m/s）/mm，作速度多边形（如图2-2-1所示） 0.01x73.9=0.739m/s图2-2-1 0.01x64.5=0.645m/s 0.01x94=0.94m/s 0.01x92=0.92m/s =0.01x21.1=0.211m/s 2.04rad/s (顺时针) 5.28rad/s (顺时针) 4.03rad/s (逆时针) 综上述所：表2-2-1项目数值0.650.7390.940.920.6450.

9、2119.42.045.284.03单位m/srad/s 2.2.2机构运动加速度分析：图2-2-2aB = 12 LAB =6.160m/s2anCB=22 LBC=1.31m/s2anCD=32 LCD=3.9m/s2 anFE =42 LEF=0.85m/s2= anCD+ atCD = aB + atCB + anCB大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺a=(0.05m/s2)/mm,作加速度多边形图（如图2.3所示）aC=a*LC =4.18m/s2aE=a*Le =6.27m/s2atCB=a* Lcb =8.2m/s2atCD=a*Ld=1.51

10、m/s2 aF = aE + anEF + atEF大小： ? ?方向： FE EFaF=a*Lf=3.03m/s2as2=a*Ls2=3.65m/s2as3=a*Ls3=2.47m/s2= atCB/LCB=26.06 rad/s2= atCD/LCD=10.79rad/s2综上所述：项目anCBanCDanFEaCaEatCBatCDaFas2as3数值1.313.90.854.816.278.21.513.033.652.4726.0610.79单位m/s2rad/s2表2-2-2 2.3机构动态静力分析已知： 表2-3-1G2 G3G5Js2Js3160010408401.350.39

11、 N Kg.m2 2.3.1各构件的惯性力，惯性力矩：Fi2=m2 * as2=G2*as2/g=595.9N（与as2方向相反）Fi3=m3 * as3= G3*as3/g=262.1N（与as3方向相反）Fi5= m5 * aF=G5*aF/g=259.7N（与aF方向相反）由 Ms2=-Js2*2=Fi2 * h （顺时针） Ms3=-Js3*3=Fi3 * h1 （逆时针）可求得 ：h = 59mm ； h1 = 16.1mm2.3.2计算各运动副的反作用力A.对构件5受力分析对构件5进行力的分析，选取比例尺 F=20N/mm，作其受力图（如图2-3-1）有图可求得：F45=1159N

12、 那么F54=F45=1159N（方向相反） 图2-3-1 B.对构件4受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺 F=20N/mm，作其受力图（如图2-3-2） 构件5力平衡：F45- F34 = 0 则 F34 = 1159 N 图2-3-2 那么F43=F34=1159N（方向相反）C.对构件3受力分析对构件3进行力的分析，选取比例尺F=20N/mm，作其受力图（如图2-3-3） 图2-3-3杆3对点D求力矩得：F43*S1 + Ft23*S2 + G3*S3 - Fn23*S4 - Fi3*S5 =0其中S1 = 200.3mm ；S2 = 77.8mm ；S3 = 102.7mm ；S

13、4= 116.5mm ； S5 =5.1mm解得 Fn23 = 3210N有受力图形可求得：Ft63 = 444.6NFn63 = 1821.2ND.对构件2受力分析对构件2进行力的分析，选取比例尺F=20N/mm，作其受力图（如图2-3-4）图2-3-4其中S6= 87.2mm S7=59.35mm杆2对B点求力矩，可得：Ft32*LBC - Fi2*S6 -G2*S7 =0可求得：Ft32 = 467N有受力图形可求得：Ft12 = 531NFn12 = 4243NF12 = 4276.2NE.对构件1受力分析对构件1进行力的分析，选取比例尺F=20N/mm，作其受力图（如图2-3-5）

14、图2-3-5有受力图形可求得：Ft61 = 3805NFn61 = 1951.2N综上所述： 表2-3-2项目Fi2Fi3Fi5F45F34Fn23 数值595.9262.1259.71159 11593210单位N项目Ft63Fn63Ft12Fn12 Ft61Fn61 数值 444.61821.2 531 424338051951.2单位N第3章 凸轮机构设计3.1凸轮相关数据的计算已知：h=19mm， =30o ，=65o，s=35o，=75o在推程过程中： 运动方程 则 在回程阶段中： 运动方程 则 把推程角推程角分别每隔5o计算出其相关的推程s如表3-1-1所示表3-1-10o5o10

15、o15o20o25o30o35oS00.060.431.383.025.308.0510.95单位(mm)ds/d01.9187.23414.7322.6929.2833.0133.0140o45o50o55o60o65oS13.7015.9817.6218.5718.9419.00单位(mm)ds/d29.2822.6914.737.2341.9180100o105o110o115o120o125o130o135oS19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.76单位（mm）ds/d0-1.25-4.8-10-16-21.8-26.3-28.7140o145o

16、150o155o160o165o170o175oS8.245.823.712.060.920.040.010单位(mm)ds/d-28.7-26.3-21.8-16-10-4.8-1.250由表3-1-1的数据可以作出s-ds/d的关系图如3-1-1图所示图3-1-1 分别用斜率为和斜率为作于s-ds/d图像相切的两条直线如图所示，再过圆心作以斜率为的直线，则阴影部分是满足基圆半径所有取值范围。圆心到阴影区域内点的距离为基圆的半径，点到s轴的距离为偏心距。从而可以取得基圆半径r=40mm，偏心距e=8mm。由 可以取得=8mm3.2绘制凸轮的轮廓根据凸轮的相关数据绘制凸轮的轮廓如图3-1- 图

17、3-1- 第4章 齿轮机构设计4.1齿轮相关数据的计算 已知:齿轮Z5=11、Z6=32、=20o、m=6mm,齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮Z6与曲柄共轴。由此可求得：分度圆直径：d=m* Z=66mmd=m* Z=192mm基圆直径：d= d*cos=62.024mmd= d*cos= db6=180.433mm齿厚：S5 = S6 =9.42mm齿顶高：h=h=h*m=6mm齿根高：h=h=（ h+c）*m = 7.5mm齿顶圆直径：d= d+ 2h=78mmd= d+ 2h=204 mm齿底圆直径：d= d-2h=51mmd= d-2h=177mm 设计心得 本次机械原理课程

18、设计是对我们大三所学的机械原理的一次总结和利用，通过近两周的设计让我对自己所设计的课题的不断努力和完善，进一步让自己加深了对机械原理这门课程的理解。在实际设计过程中，不但检验了我对机械原理这么课程的理解能力，而且更加锻炼了我的动手能力。在此期间，为了能使自己设计的机构做到完美，修开数次，查阅大量的文献资料。而且在查阅资料的过程中，让我对以往的知识进一步的学习，更好地让把所有的知识融会贯通。所以通过这次设计，让我更好地了解到什么是机械设计，如何设计机构及其受力分析，设计产品时从何处下手。由于这是我第一次做设计类的课题，让我对实际工程中对设计要求的严谨有了更进一步的了解。在设计的过程中，让我学会了从不同角度去思考，这也拓展了我的思维，让我学会了换位思考。总而言之，通过本次课程设计大大提高了我的动手能力，为将来应付实际工程中出现的类似问题作了一次很好的热身，这是一次难以忘记的经历。 参考文献1.东南大学机械学学科组郑文纬 、吴克强 主编机械原理.年月第版北京：高等教育出版社2.哈尔滨工业大学理论力学科研室编理论力学.年月第版北京：高等教育出版社3.刘鸿文 主编材料力学年月底版北京：高等教育出版社