機械原理壓床機構設計及說明書

1、濟南大學泉城學院課程設計機械原理課程設計題 目 壓床機構設計及分析 學 院 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 對口機設1301班 學 生 學 號 2013030039 指導教師 周興宇 二一五年七月五日 - 2 -工學院課程設計評審表學生姓名專業(yè)機械設計制造及其自動化年級2013級學號2013030039設計題目壓床機構設計及分析評價內容評價指標 評分權值評定成績業(yè)務水平有扎實的基礎理論知識和專業(yè)知識；能正確設計零件的機械加工工藝規(guī)程，正確計算課程設計中所需數據，合理設計課題規(guī)定工序所需夾具。獨立進行設計工作，能運用所學知識和技能去發(fā)現與解決實際問題；能正確處理設計數據；能對課題

2、進行理論分析，得出有價值的結論。40課程設計（設計說明書、圖紙）質量論述充分，結論嚴謹合理；設計方法正確，分析處理科學；文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；圖紙繪制符合國家標準；計算結果準確；工作中有創(chuàng)新意識；對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。30工作量、工作態(tài)度按期完成規(guī)定的任務，工作量飽滿，難度較大；工作努力，遵守紀律；工作作風嚴謹務實。10答辯能運用所學知識和技能去發(fā)現與解決實際問題；綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理。20合計100指導教師評語目 錄1 前言- 1 -2 壓床機構設計要求- 2 -2.1 壓床機構簡介1

3、·- 2 -2.2 設計數據- 2 -2.3 設計內容- 3 -2.3.1 機構的設計及運動分折- 3 -2.3.2 機構的動態(tài)靜力分析- 3 -2.3.3 凸輪機構構設計- 3 -3 壓床機構的設計- 5 -3.1 導桿機構設計及運動簡圖繪制- 5 -3.1.1 導桿機構設計- 5 -3.1.2 機構運動簡圖繪制- 7 -3.2 機構運動速度分析- 7 -3.3 機構加速度分析- 9 -3.4 機構動態(tài)靜力分析- 10 -4 凸輪機構設計- 14 -4.1 從動件位移曲線確定- 14 -4.2 凸輪輪廓繪制- 15 -5 結論- 16 -致 謝- 17 -參考文獻- 18 - 20

4、 -1 前言機械原理課程設計是高等工業(yè)學校機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學生機械運動方案設計、創(chuàng)新設計和對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。其基本目的在于：（1）進一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。（2）使學生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。（3）使學生得到擬定運動方案的訓練，并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。（4）通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。（5）培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，理論聯系實際，獨立思考

5、與分析問題能力和創(chuàng)新能力。本次的課程設計是我們在學習了大部分專業(yè)基礎課和專業(yè)課后進行的。這是我們對幾年來所學的各科課程的一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯系實際的訓練。因此，在我們的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進一步適應性的訓練，希望自己在設計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力，為以后的工作打下良好的基礎。由于能力有限，設計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導。2 壓床機構設計要求2.1 壓床機構簡介1·如圖2.1所示為壓床主體機構。其中，六桿機構ABCDEF為其主體機構，電動機經聯軸器帶動減速器的三對齒輪z1-

6、z2、z3-z4、z5-z6將轉速降低，然后帶動曲柄1轉動，從而使導桿機構的滑塊5克服阻力Fr而運動。為了減小主軸的速度波動，在曲柄軸A的另一端裝有供潤滑導桿機構各運動副用的油泵凸輪機構。圖2.1 壓床主體機構2.2 設計數據導桿機構及凸輪機構設計數據如表2.1所示。表2.1 設計數據題目符號數據單位導桿機構的設計及運動分析50mm14022060°120150mm100導桿機構的動態(tài)靜力分析660N4403000.280.0854000N凸輪機構設計h17mma30°d055d0125d0852.3 設計內容2.3.1 機構的設計及運動分折已知：中心距x1、x2、y，構件

7、3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CE/CD、EF/DE，各構件質心S的位置，曲柄轉速n1。要求：設計導桿機構，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。2.3.2 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(如圖2.2)以及導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。作圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。2.3.3 凸輪機構構設計已知：從動件沖程H，許用壓力角，推程角d0，遠休止角d

8、01，回程角d0，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。以上內容做在1號圖紙上。圖2.2 壓床阻力線圖3 壓床機構的設計3.1 導桿機構設計及運動簡圖繪制3.1.1 導桿機構設計導桿機構設計參數如表3.1所示，其機構簡圖如圖3.1所示。表3.1 導桿機構設計參數單位mm（º）mmr/min符號X1X2HHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數據50140150601201501/21/41001/21/2圖3.1 壓床導桿機構簡圖根據壓床導桿機構設計參數和機構簡圖對各構件尺寸進行計算。已知：X1

9、50mm，X2140mm，Y220mm，60°，120°，H150mm，C/CD=1/2, F/D=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/D=1/2。由條件可得；DE'=60°D=DEDE'等邊三角形 過D作DJE'，交E'于J，交F1F2于HJDI=90°HDJ是一條水平線，DHFFFF'E過F作FKE' 過E'作E'GFF'，FKE'G在FK和E'GF'中，KGF'，F=E'F', FKE=E'GF'=90

10、76;FKE'GFK= GFE'=K+KE', FF'=FG+GF'E'=FF'=HDE'是等邊三角形D=F=H=150mm F/D=1/2, C/CD=1/2 F=D/4=150/4=37.5mm CD=2*D/3=2*150/3=100mm連接AD,有tanADI=X1/Y=140/220=12.8°又AD=X2+Y2=502+2202=225.6mm在三角形ADC和ADC'中，由余弦定理得： AC=CD2+AD2-2ADCDcos(120°-12.8°)=272.4mmAC=CD2+AD

11、2-2ADCDcos(60°-12.8°)=173.80mmAB=(AC-AC')/2=49.3mm BC=(AC+AC')/2=223mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=223/2=111.5mm DS3=D/2=150/2=75mm通過以上計算可得連桿各構件的尺寸如表3.2所示。表3.2 導桿機構各構件尺寸ABBCBS2CDDEDS3EF49.3mm223mm111. 5mm100mm150mm75mm37.5mm3.1.2 機構運動簡圖繪制根據3.1.1計算結果，做機構運動簡圖如圖3.2所示。圖3.2 壓床機構運動簡圖3

12、.2 機構運動速度分析已知：n1=100r/min；1=n1602 rad/s=10.47 rad/s vB=1LAB=10.47×0.0493=0.516m/s 大小 ? ?方向 CD AB BC選取比例尺=0.005（m/s）/mm，作速度多邊形如圖3.3所示。圖3.3 壓床機構速度多邊形 VC=V*pc=0.005×99=0.496m/s VCB=V*bc=0.005×5=0.025m/s VE=3*lde=4.96×0.15=0.744m/s 大小 ? ?方向 /導路 ED FE VF=V*pf=0.005×150=0.75m/s VF

13、E=V*fe=0.005×6=0.03m/s VS2=V*ps2=0.005×98=0.49m/s VS3=V*ps3=0.005×74.4=0.372m/s2=VBCLBC=0.11rad/s 3=VCLCD=0.496rad/s 4=VEFLEF=0.8rad/s 計算得出機構中各構件速度如表3.3所示。表3.3 構件速度參數項目VBVCVEVF1234數值0.541450.4960.7440.7510.470.114.960.8單位m/srad/s3.3 機構加速度分析由構件速度參數得： ac = aCDn + aCDt = aB + aCBn + aCBt

14、 大小 ? ? ?方向 ? CD CD BA CB BC aB=12*lAB=10.472×0.0493=5.4m/s2 3=aBpb=5.4150=0.036m/s2 aCBn=22*lCB=0.112×0.223=0.0027m/s2 aCDn=32*lCD=4.962×0.1=2.46m/s2 aEFn=42*lEF=0.82×0.0375=0.24m/s2 aF = aE + aFEn + aFEt 大小 ? ?方向 FE EF選取比例尺=0.036（m/s）/mm，作加速度多邊形如圖3.4所示。圖3.4 壓床機構加速度多邊 aC=a*c'

15、;=0.036×67=2.412m/s2 aCBt=a*c'b'=0.036×83=2.988m/s2 aCDt=a*c'c'''=0.036×3=0.108m/s2 aE=32*lde=4.962×0.15=3.96m/s2 aF=a*f'=0.036×114=4.104m/s2 aS2'=a*s2'=0.036×109=3.924m/s2 as3'=a*s3'=0.036×52=1.872m/s2 2=aCBtLCB=2.9880.2

16、23=13.39rad/s2 3=aCDtLCD=0.1080.1=1.08rad/s2計算得機構中各構件加速度如表3.4所示。表3.4 構件加速度參數項目aBaCaEaFaS2aS323數值5.42.4123.694.1043.9241.87213.391.08單位m/srad/s3.4 機構動態(tài)靜力分析導桿機構的動態(tài)靜力分析參數如表3.5所示。表3.5 導桿機構的動態(tài)靜力分析參數G2G3G5FrmaxJS2JS3數值66044030040000.280.085單位NKg.m2各構件的慣性力和慣性力矩如下： FI2=-m2as2'=G2*aS2'/g=660×3.9

17、24/9.8=264.27N FI3=-m3as3'=G3*aS3'/g=440×1.72/9.8=84N FI5=-m5aF=G5*aF/g=300×4.104/9.8=125.63N Fr=400N MI2=-JS2*2=0.28×13.39=3.75N/m MI3=-JS3*3=0.085×1.08=0.0918N/m Ls2=MI2/FI2=14mm Ls3=MI3/FI3=1.09mm（1）求構件4、5每個運動副的反力。選取比例尺=10N/mm，作其受力及力多邊形如圖3.5圖3.5 構件4、5受力及力多邊形圖3.5 構件4、5受

18、力及力多邊形列平衡方程：F54+F65+FI5+G5+Fr=0則F45=270N； F65=70N（2）求構件2、3每個運動副的反力。F45=F34（方向相反）桿2對C點求力矩，可得： F12t*LBC-G2*LG2-FI2*LFI2=0 解得F12t=115.54N對桿3進行分析，對C點求力矩,可得： F63t*LCD-G3*LG3-F43*L43=0解得F63t=20.16N對桿2、3整體受力分析，選取比例尺=10N/mm，作其受力圖如圖3.6所示。圖3.6 構件2、3受力及力多邊形由圖可得: F12n=10×73=730N F63n=10×44=440N F12=10

19、×76=760N F63=10×46=460N（3）求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb。曲柄AB受力分析如圖3.7所示。圖3.7 曲柄AB受力分析F61=-F21 =760NMb=F21* L =760×0.0493=37.468Nm由上述計算可得機構中各構件受力情況如表3.6所示。表3.6 壓床機構各構件受力情況項目數值2642784.04125.633.750.091837.46844020.16單位NN/mN項目數值730115.542702702707016051605單位N4 凸輪機構設計4.1 從動件位移曲線確定凸輪機構設計參數如表4.1所示。表4.1

20、凸輪機構設計參數符號h單位mm（°）數值1730552585圖4.1 諾謨圖由圖4.1所示的諾謨圖可得H/r 0=0.45， 即 r 0=H/0.45=17/0.45=37.778mm取r0=38mm；r1=4mm.選取比例尺=0.0005m/mm，繪制從動件位移曲線如圖4.2所示。v圖4.2 從動件位移曲線4.2 凸輪輪廓繪制根據圖4.2所示凸輪從動件位移曲線，繪制凸輪輪廓曲線如圖4.3所示。圖4.3 凸輪輪廓曲線5 結論對于機械原理,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”，不經過實踐，我們又怎么能將書里的知識與實際聯系在一起。在這次課程設計中，充