機械原理課程設計——壓床機構設計

1、.目錄一 壓床機構設計要求21.壓床機構簡介22.設計內容23.設計數(shù)據(jù)3二 機械機構簡圖4三 機構速度運動分析6四 加速度分析8五 機構動態(tài)靜力分析10六 計算各運動服的反作用力111對構件5受力分析112對構件2受力分析123對構件3受力分析134曲柄的力矩14七 凸輪結構設計14八 齒輪結構設計16 一 壓床機構設計要求1.壓床機構簡介圖96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(jīng)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

2、另一端裝有供潤滑連桿機構各運動副用的油泵凸輪。 2.設計內容（1）機構的設計及運動分折已知：中心距x1、x2、y, 構件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CECD、EFDE，各構件質心S的位置，曲柄轉速n1。要求：設計連桿機構 , 作機構運動簡圖、機構12個位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運動線圖。以上內容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在l號圖紙上。（2）機構的動態(tài)靜力分析已知：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97)以及連桿機構設計和運動分析中所得的結果。要求：確定機構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

3、圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。（3）凸輪機構構設計已知：從動件沖程H，許用壓力角 推程角。，遠休止角，回程角'，從動件的運動規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。要求：按確定凸輪機構的基本尺寸求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑。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3.設計數(shù)據(jù)二 機械機構簡圖 (uL=0.002m/mm)已知：X170mm，（uv=0.002m/mm）X2200mm，Y310mm， 60°，120°，H210mm，CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由條件可得；EDE=60

4、°DE=DEDEE等邊三角形過D作DJEE，交EE于J，交FF于HJDI=90°HDJ是一條水平線，DHFFFFEE過F作FKEE 過E作EGFF，F(xiàn)KEG在FKE和EGF中，KEGF，F(xiàn)E=EF, FKE=EGF=90°FKEEGFKE= GFEE=EK+KE', FF=FG+GFEE=FF=HDE'E是等邊三角形DE=EF=H=210mm EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=140mm連接AD,有tanADI=X1/Y=70/310又AD=mm在三角形ADC和A

5、DC中，由余弦定理得：AC=（CD2+AD2-2AD*CD*COS(120O-12.72O)=383.44mmAC=（CD2+AD2-2AD*CD*COS(60O-12.72O)=245.41mmAB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC)/2=314.425mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm由上可得： ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm三 機構速度運動分析 （uv=0

6、.01m/s/mm）已知：n1=90r/min；1 = rad/s = =9.425 逆時針vB = ·LAB = 9.425×0.069015=0.650m/s VC = VB + VCB 大小 ? 0.65 ?方向 CD AB BCVCuv· 0.26m/sVCBuv· 0.64m/sVEuv· 0.39m/sVF uv· 0.30m/sVFEuv·0.18m/sVS2uv·0.32m/sVS3uv·0.195m/s 2VC/LBC2.04rad/s (逆時針) 3VC/LCD1.86 rad/s（順

7、時針） 4VFE/LEF3.43 rad/s（順時針）項目VBVCVEVFVS2VS3數(shù)值0.6500.260.390.300.320.1959.4252.041.863.43單位m/sRad/s 四 加速度分析 (ua=0.01m/s/mm)aB=12* LAB=9.43×9.43×0.069=6.140m/s2anCB=22*LBC=2.04×2.04×0.314=1.31m/s2anCD=32*LCD=1.86×1.86×0.14=0.48m/s2 anFE =42*LEF=3.43×3.43×0.525=6

8、.18m/s2 Ac = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大?。?？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CBaC=ua·ac=4.2m/s2aE=ua·e=6.3m/s2atCB=ua·bc =2.4m/s2atCD=ua·ac=4.2m/s2 aF = aE + anEF + atEF大?。?? ?方向： FE EFaF=ua·af=10.5m/s2as2=ua·as2=5.0m/s2as3=ua·as3=3.15m/s2= atCB/LCB=2.4/0.3144=7.63m/s2= at

9、CD/LCD=4.2/0.14=30 m/s2項目數(shù)值6.14 4.26.310.55.03.157.6330單位m/srad/s五 機構動態(tài)靜力分析 G2 G3G5 QmaxJs2Js3方案16001040840110001.350.39單位 N Kg.m21）各構件的慣性力，慣性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=800N（與as2方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=327.6N（與as3方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=882N（與aF方向相反）MS2=Js2*2=1.35×7.63=10.3N.m （順時針）MS3=Js3*3=0.39

10、×30=11.7N.m （逆時針）LS2= MS2/FI2=10.3/800×1000=12.9mmLS3= MS3/FI3=11.7/327.6×1000=35.7mm 六 計算各運動服的反作用力(1) 對構件5受力分析對構件5進行力的分析，選取比例尺F=20N/mm，作其受力圖構件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0則F45= 1760N；F65=440NF43=F45（方向相反）(2) 對構件2受力分析桿2對B點求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0LI2=20mm L2=46mm LBC=314.4mm Ft32=351

11、.15桿2對S2點求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12×157.2-800×12.9-351.15×157.2=0Ft12=416.8N(3) 對構件3受力分析桿3對點C求力矩得：Ft63*LCD F43*LEC+G3*LGC=0L3=30.8mm LI3=0.7mm L=53mmFt63=432.688N構件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0則 Fn23=3040N ；Fn63=1620N(4) 曲柄的力矩構件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 則F

12、12=400N求作用在曲柄AB上的平衡力矩MB MB=Ft21* LAB =389N×69.015×0.001=26.85N.m七 凸輪結構設計符號hs單位mm（0）方案31930653575有基圓半徑R0=40mm e=8mm 滾子半徑 R=8mm在推程過程中：由a=2h2 sin(2/0)/02得當0 =650時，且00<<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當0 =650時,且>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運動方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 在回程階段，由a=-2h2sin(2/0)

13、/ 0 2得當0 =750時，且00<<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段,當0 =750時,且>=37.50, 則有a>=0,即該過程為加速回程段所以運動方程S=h1-(/0)+sin(2/0) /(2)當0 =650時，且00<<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當0 =650時,且>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運動方程S=h (/0) -sin(2/0)/(2) 0050100150200250300350S00.060.431.383.025.308.0510.95單位(mm

14、)40045050055600650S13.7015.9817.6218.5718.9419.00單位(mm)10001050110011501200125013001350S19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.7614001450150015501600165017001750S8.245.823.712.060.920.0400單位(mm)凸輪廓線八 齒輪結構設計已知: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。由于其中一齒輪齒數(shù)小于17，要避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)，必要增大其中心距，取a=130mm,求得=21,142°經(jīng)計算后取變位系數(shù) ：x5=0.393 mm > Xmin5=0.3529 mmx6=-0.222 mm > Xmin6=-0.8824 mm分度圓直徑：d=m* Z=66.0mmd=m* Z=192.0mm基圓直徑：d= d*cos=62.024mmd= d*cos=