機械原理課程設計--壓床設計

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p><b>　　設計題目：壓床設計</b></p><p>　　專業(yè)班級： XXX </p><p>

2、　　姓名學號： XXX </p><p>　　指導教師： XXX </p><p>　　完成日期： 2012年X月X日 </p><p><b>　　目錄</b&

3、gt;</p><p>　　一. 設計要求-------------------------------------------------------3</p><p>　　1. 壓床機構簡介---------------------------------------------------3</p><p>　　2. 設計內容-----------------

4、---------------------------------------3</p><p>　　(1) 機構的設計及運動分折----------------------------------------3</p><p>　　(2) 機構的動態(tài)靜力分析-------------------------------------------3</p><p>　

5、　(4) 凸輪機構設計---------------------------------------------------3</p><p>　　二．壓床機構的設計: --------------------------------------------4</p><p>　　1. 連桿機構的設計及運動分析-------------------------------4</p&g

6、t;<p>　　(1) 作機構運動簡圖---------------------------------------------4</p><p>　　(2) 長度計算-----------------------------------------------------4</p><p>　　(3) 機構運動速度分析----------------------------

7、---------------5</p><p>　　(4) 機構運動加速度分析----------------------------------------6</p><p>　　(5) 機構動態(tài)靜力分析-------------------------------------------8</p><p>　　三．凸輪機構設計-----------------

8、--------------------------------11</p><p>　　四．飛輪機構設計-------------------------------------------------12</p><p>　　五．齒輪機構設計-------------------------------------------------13</p><p>　

9、　六．心得體會-------------------------------------------------------14</p><p>　　七、參考書籍 -----------------------------------------------------14</p><p>　　一、壓床機構設計要求</p><p><b>　　1.壓床機構

10、簡介</b></p><p>　　圖9—6所示為壓床機構簡圖。其中，六桿機構ABCDEF為其主體機構，電動機經聯(lián)軸器帶動減速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉速降低，然后帶動曲柄1轉動，六桿機構使滑塊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各運動副用的油泵凸輪。</p><p><b>　　2

11、.設計內容：</b></p><p>　　（1）機構的設計及運動分折</p><p>　　已知：中心距x1、x2、y, 構件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值</p><p>　　CE／CD、EF／DE，各構件質心S的位置，曲柄轉速n1。</p><p>　　要求：設計連桿機構 , 作機構運動簡圖、機構1～2個位置的速度多邊形和

12、加速度多邊形、滑塊的運動線圖。以上內容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在l號圖紙上。</p><p>　　（2）機構的動態(tài)靜力分析</p><p>　　已知：各構件的重量G及其對質心軸的轉動慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉動慣量（略去不計)，阻力線圖(圖9—7)以及連桿機構設計和運動分析中所得的結果。</p><p>　　要求：確定機構一個位置的各運動副中的反作用力及加

13、于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。</p><p>　?。?）凸輪機構構設計</p><p>　　已知：從動件沖程H，許用壓力角[α ]．推程角δ。，遠休止角δ?，回程角δ'，從動件的運動規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　要求：按[α]確定凸輪機構的基本尺寸．求出理論廓</p><p>

14、;　　線外凸曲線的最小曲率半徑ρ。選取滾子半徑r，繪制凸輪實際廓線。以上內容作在2號圖紙上</p><p><b>　　二、壓床機構的設計</b></p><p>　　1、連桿機構的設計及運動分析</p><p>　?。?） 作機構運動簡圖：</p><p><b>　　（2）長度計算：</b>&l

15、t;/p><p>　　已知：X1＝70mm，</p><p>　　X2＝200mm，Y＝310mm， </p><p>　?。?0°，＝120°，</p><p><b>　　H＝210mm，</b></p><p>　　CE/CD=1/2, EF/DE=1/2,

16、 BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。</p><p>　　由條件可得；∠EDE’=60°</p><p><b>　　∵DE=DE’</b></p><p>　　∴△DEE’等邊三角形</p><p>　　過D作DJ⊥EE’，交EE’于J，交F1F2于H</p><p>&l

17、t;b>　　∵∠JDI=90°</b></p><p>　　∴HDJ是一條水平線，</p><p><b>　　∴DH⊥FF’</b></p><p><b>　　∴FF’∥EE’</b></p><p>　　過F作FK⊥EE’ 過E’作E’G⊥FF’，∴FK＝E’G&l

18、t;/p><p>　　在△FKE和△E’GF’中，KE＝GF’，F(xiàn)E=E’F’, </p><p>　　∠FKE=∠E’GF’=90°</p><p>　　∴△FKE≌△E’GF’</p><p><b>　　∴KE= GF’</b></p><p>　　∵EE’=EK+KE', F

19、F’=FG+GF’</p><p>　　∴EE’=FF’=H</p><p>　　∵△DE'E是等邊三角形</p><p>　　∴DE=EF=H=210mm </p><p>　　∵EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 </p><p>　　∴EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/

20、3=2*180/3=140mm</p><p>　　連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310</p><p><b>　　又∵AD=mm</b></p><p>　　∴在三角形△ADC和△ADC’中，由余弦定理得：</p><p><b>　　AC=mm</b></p>&l

21、t;p><b>　　AC’=mm</b></p><p>　　∴AB=(AC-AC’)/2=69.015mm BC=(AC+AC’)/2=314.425mm</p><p>　　∵BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 </p><p>　　∴BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm

22、DS3=DE/2=210/2=105mm</p><p><b>　　由上可得：</b></p><p>　　比例尺 0.05mm/(m/s)</p><p>　?。?）機構運動速度分析：</p><p>　　已知：n1=90r/min；</p><p>　　= rad/s = =9.425

23、 逆時針</p><p>　　= ·lAB = 9.425×0.069015=0.650m/s</p><p>　　= + </p><p>　　大小 ? 0.65 ?</p><p>　　方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC</p>&l

24、t;p>　　選取比例尺μv=0.004m/(mm/s)，作速度多邊形</p><p>　?。?#183; ＝0.03/0.05=0.600m/s</p><p>　　＝· ＝0.009/0.05=0.180m/s</p><p>　?。?#183; ＝0.45/0.05=0.900m/s</p><p>　　＝· ＝

25、0.44/0.05=0.880m/s</p><p>　?。?#183;＝0.01/0.05=0.200m/s</p><p>　?。?#183;＝0.031/0.05mm＝0.620m/s</p><p>　　＝·＝0.022/0.05mm＝0.440m/s</p><p>　　∴＝＝0.18/0.314425=0.572rad/

26、s (逆時針)</p><p>　　ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時針)</p><p>　　ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時針) </p><p>　?。?）機構運動加速度分析：</p><p>　　aB=ω12LAB=9.4252×0.069015=6.130

27、m/s2</p><p>　　anCB=ω22LBC=0.5722×0. 314425=0.103m/s2</p><p>　　anCD=ω32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s2 </p><p>　　anFE =ω42LEF=3.8092×0.0525=0.762m/s2</p><p>　　

28、= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB</p><p>　　大?。?？ √ ？ √ ？ √</p><p>　　方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B</p><p>　　選取比例尺μa=0.04m/ (mm/s2),作加速度多邊形圖</p><p>　　aC=·=

29、0.0033/0.01=3.300m/s2</p><p>　　aE=·=0.05/0.01=5.000m/s2</p><p>　　atCB=· =0.031/0.01=3.100m/s2</p><p>　　atCD=·=0.019/0.01=1.900m/s2</p><p>　　aF = aE

30、 + anEF + atEF</p><p>　　大?。?? √ √ ?</p><p>　　方向： √ √ 　F→E ⊥EF</p><p>　　aF=·=0.032/0.01=3.200m/s2</p><p>　　as2=·

31、=0.042/0.01=4.200m/s2</p><p>　　as3=·=0.025/0.01=2.500m/s2</p><p>　　= atCB/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2</p><p>　　= atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2</p><p>　?。?）機構動

32、態(tài)靜力分析</p><p>　　1）．各構件的慣性力，慣性力矩：</p><p>　　FI2=m2*as2=G2*as2/g=1600×4.200/9.8=685.714N（與as2方向相反）</p><p>　　FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040×2.500/9.8=265.306N（與as3方向相反）</p>&

33、lt;p>　　FI5= m5*aF=G5*aF/g=840×3.200/9.8=274.286N（與aF方向相反）</p><p>　　Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程）</p><p>　　MS2=Js2*α2=1.35×9.859=13.310N.m （順時針）</p><p>　　MS3=Js3*α3=0.39&

34、#215;13.571=5.293N.m （逆時針）</p><p>　　LS2= MS2/FI2=13.310/685.714×1000=19.410mm</p><p>　　LS3= MS3/FI3=5.293/265.306×1000=19.951mm</p><p>　　2）．計算各運動副的反作用力</p><p&

35、gt;<b>　　(1)分析構件5</b></p><p>　　對構件5進行力的分析，選取比例尺</p><p>　　μF=20N/mm，作其受力圖</p><p>　　構件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0</p><p>　　則F45= 1140.0N；F65=160.0N</p><p&

36、gt;　　F43=F45（方向相反）</p><p>　　(2)對構件2受力分析</p><p>　　對構件2進行力的分析，選取比例尺</p><p>　　μF=20N/mm，作其受力圖</p><p>　　桿2對B點求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0</p><p>　　864.22

37、2×120.2776+1600×1.6873- Ft32×314.425=0</p><p>　　Ft32= 339.1786N</p><p>　　桿2對S2點求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0</p><p>　　Ft12×157.2125-864.222×11.024

38、3-339.1786×157.2125=0</p><p>　　Ft12=399.781N</p><p>　　(3) 對構件3受力分析</p><p>　　對構件2進行力的分析，選取比例尺</p><p>　　μF=0.05mm/N，作其受力圖</p><p>　　桿3對點C求力矩得：Ft63*LCD –F

39、43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15º*LG3 =0</p><p>　　Ft63×140-572.604×17.153-365.242×34.3066+ G3*COS15º*17=0</p><p>　　Ft63=77.6N</p><p>　　構件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft6

40、3+Fn63+G3=0</p><p>　　則 Fn23=2401.0N ；Fn63=172.1N</p><p>　　構件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 </p><p>　　則 Fn12=1752.458N ；F12=1798.258N</p><p>　　(4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb</p&g

41、t;<p>　　F61=F21=1798.258N.</p><p>　　Mb=F21* L =1798.258×67.3219×0.001</p><p>　　=121.062N.m（逆時針）</p><p><b>　　三、凸輪機構設計</b></p><p>　　有基圓半徑R0=4

42、0mm e=8mm 滾子半徑 R=8mm</p><p><b>　　在推程過程中：</b></p><p>　　由a=2πhω2 sin(2πδ/δ0)/δ02得</p><p>　　當δ0 =650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,</p><p>　　當δ0 =65

43、0時,且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段</p><p>　　所以運動方程S=h [(δ/δ0) -sin(2πδ/δ0)/(2π)] </p><p>　　在回程階段，由a=-2πhω2 sin(2πδ/δ0’)/ δ0’ 2得</p><p>　　當δ0’ =750時，且00<δ<37.50,則有a<=0,即

44、該過程為減速回程段,</p><p>　　當δ0’ =750時,且δ>=37.50, 則有a>=0,即該過程為加速回程段</p><p>　　所以運動方程S=h[1-(δ/δ0’)+sin(2πδ/δ0’) /(2π)]</p><p>　　當δ0 =650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,</p&g

45、t;<p>　　當δ0 =650時,且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段</p><p>　　所以運動方程S=h [(δ/δ0) -sin(2πδ/δ0)/(2π)] </p><p><b>　　凸輪廓線如下:</b></p><p><b>　　四、飛輪設計</b><

46、/p><p>　　將各點的平衡力矩（即等效阻力矩）畫在坐標紙上，如下圖所示，平衡力矩所做的功可通過數(shù)據(jù)曲線與橫坐標之間所夾面積之和求得。依據(jù)在一個工作周期內，曲柄驅動力矩（設為常數(shù)）所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驅動力矩Md（常數(shù)）。在圖紙中，橫坐標為曲柄轉角，一個周期為2π，將一個周期分為36等份；縱坐標軸為力矩。</p><p>　?、诟鶕?jù)盈虧功的原理，求得各盈虧功，并根據(jù)圖紙上的能

47、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： </p><p>　　ΔW1=8.578 ΔW2=-22.124 ΔW3=1366.911 </p><p>　　ΔW4=-939.895 ΔW5=8.750 ΔW6=-3981.715 </p><p>　　ΔW7=64

48、7.629 ΔW8=-2048.790 ΔW9=4429.004 </p><p>　　ΔW10=-568.770 ΔW11=1016.037 </p><p>　　由此得到ΔWmax=ΔW9=4429.004</p><p>　　JF>=900ΔWmax/(π2 *n2 *[δ])</p><p

49、>　　JF= 1495.84 kg.m2</p><p><b>　　齒輪機構設計</b></p><p>　　已知:齒輪,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪與曲柄共軸。</p><p>　　由于其中一齒輪齒數(shù)小于17，要避免產生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)，必要增大其中心距，</p><p>　　取a’=130m

50、m,求得’=21,142°</p><p>　　經計算后取變位系數(shù) ：</p><p>　　x5=0.393 mm > Xmin5=0.3529 mm</p><p>　　x6=-0.222 mm > Xmin6=-0.8824 mm</p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p&g

51、t;<p>　　d=m* Z=66.0mm</p><p>　　d=m* Z=192.0mm</p><p><b>　　基圓直徑：</b></p><p>　　d= d*cos=62.024mm</p><p>　　d= d*cos= db6=180.433mm</p><p>&

52、lt;b>　　齒厚：</b></p><p>　　S=（）*m= 10.961mm</p><p>　　S=（）*m= 8.628 mm</p><p><b>　　齒頂高：</b></p><p>　　h=（h+x）*m=8.329mm</p><p>　　h=（h+x）*m

53、= 4.642mm</p><p><b>　　齒底高：</b></p><p>　　h=（ h+c- x）*m=4.62mm</p><p>　　h=（ h+c- x）*m=8.829mm</p><p>　　齒頂圓直徑和齒底圓直徑：</p><p>　　d= d+ 2h=83.618mm<

54、;/p><p>　　d= d-2h=56.675mm</p><p>　　d= d+2h=200.325 mm</p><p>　　d= d-2h=173.382mm</p><p><b>　　重合度: </b></p><p><b>　　=1.390</b></p&g