機械原理課程設計說明書

1、東北大學機械原理課程設計壓床機械設計機械原理課程設計說明書題目： 壓床機械方案分析 班 級 ：機械1414班姓 名 ：劉寧學 號 ：20143512指導教師 ：李翠玲成 績 ：2016 年 11 月 8 日目錄目錄一題目：壓床機械設計3二原理及要求3（1）.工作原理3（2）.設計要求4（3）.設計數(shù)據(jù)4三機構運動尺寸的確定5四機構的結構分析7五機構的運動分析8（1）主動件參數(shù)列表分析8（2）桿組參數(shù)列表分析8（3）編寫主程序并運行10（4）運動圖像分析13六、機構的動態(tài)靜力分析15（1）參數(shù)列表分析15（2）編寫主程序及子程序16（3）運行結果21（4）圖像分析21七主要收獲與建議23八參考文

2、獻23一題目：壓床機械設計二原理及要求（1）.工作原理壓床機械是由六桿機構中的沖頭（滑塊）向下運動來沖壓機械零件的。圖1為其參考示意圖，其執(zhí)行機構主要由連桿機構和凸輪機構組成，電動機經(jīng)過減速傳動裝置（齒輪傳動）帶動六桿機構的曲柄轉動，曲柄通過連桿、搖桿帶動滑塊克服阻力F沖壓零件。當沖頭向下運動時，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無阻力；當在工作行程后0.25H行程時，沖頭受到的阻力為F；當沖頭向上運動時，為空回行程，無阻力。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構各運動副的油泵凸輪機構。 （a） 機械系統(tǒng)示意圖 （b）沖頭阻力曲線圖（c） 執(zhí)行機構運動簡圖圖1 壓床機械參考示意圖（2）.設計要求電動

3、機軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有中等沖擊，允許曲柄轉速偏差為±5。要求凸輪機構的最大壓力角應在許用值之內(nèi)，從動件運動規(guī)律見設計數(shù)據(jù)，執(zhí)行構件的傳動效率按0.95計算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計。（3）.設計數(shù)據(jù)表格 1 設計數(shù)據(jù)題 號12345678910機構運動分析轉速n2 (r/min)95929088909295908890距離x1 (mm)50404040305040404540距離x2 (mm)140170200135140190150180145160距離y (mm)160180180160160200140180170175沖頭行程H (mm)1501

4、80210140150200160190170165上極限角 1 (°)120120120120120120120120120120下極限角2(°)60606060606060606060機構動態(tài)靜力分析工作阻力Fmax(N)4300460041004500420038004200440043004500連桿3質量m3 (kg)60646870727476808284連桿3質心轉動慣量 Js3 (kg ·m2)0.210.240.280.300.350.380.400.420.460.33滑塊6質量m6 (kg)34363840403632305045搖桿4質量m

5、3 (kg)40506060506045556550搖桿4質心轉動慣量 Js4 (kg ·m2)0.20.220.240.260.220.30.250.320.280.23凸輪機構設計從動件最大升程H20202020202020202020從動件運動規(guī)律余弦正弦等加等減余弦正弦等加等減余弦正弦等加等減正弦許用壓力角 30°32°30°30°30°30°30°30°30°30°推程運動角 60°70°65°60°70°75°65

6、°60°72°74°遠休止角 10°10°10°10°10°10°10°10°10°10°回程運動角 60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°三機構運動尺寸的確定已知:轉速n2 (r/min)距離x1 (mm)距離x2 (mm)距離y (mm)沖頭行程H (mm)上極限角 1 (°)下極限角2(°)8840135160

7、14012060（1）作圖：1.以O2為原點確定點O4的位置；2.畫出CO4的兩個極限位置C1O4和C2O4;3.取B1，B2使CB=CO4*1/3，并連接B1O2，B2O2;4.以O2為圓點O2A為半徑畫圓，與O2B1交于點A1;5.延長B2O2交圓于A2；6.取CD=0.3*CO4。C1B1D1O4B2C2A1D2O2A2（2）計算：由題可知CO4=H=140，CB=CO4*1/3=47，O4B=93,CD=0.3*CO4=42;x(O2B1)= x(O2B2)=OB*cos(30º)-x1=40.8;y(O2B1)=y+O4B*sin(30º) =206.7;y(O2

8、B2)=y-O4B*sin(30º) =113.4;O2B1=x(O2B1) ²+y(O2B1) ²210;O2B2=x(O2B1) ²+y(O2B2) ²120;AB+O2A=O2B1,AB-O2A=O2B2;可以解得O2A=45，AB=165.表格 2計算結果符號單位mm方案414093474216545四機構的結構分析圖 1拆桿組五機構的運動分析（1）主動件參數(shù)列表分析對主動件進行運動分析，調用bark函數(shù)，見表3。表格 3 形式參數(shù)n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp實值1201r 120.00.0twepvpAp（2

9、）桿組參數(shù)列表分析從與主動件連接的的桿組開始，依次分析對應的桿組及剛體上點的運動參數(shù)，直至求出機構全部運動參數(shù)。1. 由構件組成的RRR桿組進行運動分析見表42.表格 4形式參數(shù)mn 1n 2n 3k 1k 2r 1r 2twepvpAp實值124323r 23r 34twepvpAp對構件進行運動分析，調用bark函數(shù)，見表5表格 5形式參數(shù)n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp實值40530.0r 450.0twepvpAp2.構件組成的RRP桿組進行運動分析，見表6表格 6形式參數(shù)mn 1n 2n 3k 1k 2k 3r 1r 2vr 2ar 2twepvpAp實值-15

10、6456r 56&r2&vr2&ar2twepvpAp4.調用bark函數(shù)，求點的運動參數(shù)，見表7表格 7形式參數(shù)n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp實值20720.0r23/20.0twepvpAp5.調用bark函數(shù)，求點的運動參數(shù)，見表8表格 8形式參數(shù)n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp實值40830.0r45/20.0twepvpAp3）編寫主程序并運行.主程序#include "stdio.h"#include "subk.c"main() static double p202,vp

11、202,ap202,del; static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370; static int ic; double r12,r23,r34,r45,r56,r48; double pi,dr; double r2,vr2,ar2; int i; FILE *fp; char *m="p","vp","ap" r12=0.045; r23=0.165; r34=0.093; r45=0.140; r56=0.042; r48=0.070; t6=90.0;w6=0.0

12、;e6=0.0;w1=9.21;e1=0.0;del=5.0; p11=0.0; p12=0.0; p41=0.04; p42=0.16; p91=-0.095; p92=0.0; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; t6=90.0*dr; printf("n The Kinematic Parameters of Point 6n"); printf("No THETA1 S6 V6 A6 W3 E3n"); printf(" deg m m/s m/s/s W3 E3n"); if(fp=fopen(&q

13、uot;filel","w")=NULL) printf("Can't open this file.n"); exit(0); fprintf(fp,"n The Kinematic Parameters of Point 6n"); fprintf(fp,"No THETA1 S6 V6 A6 W3 E3n"); fprintf(fp," deg m m/s m/s/s W3 E3n"); ic=(int)(360.0/del); for(i=0;i<=ic;i+)

14、t1=(i)*del*dr; bark(1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrrk(1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,5,3,0.0,r45,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrpk(-1,5,9,6,4,5,6,r56,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,8,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap); printf("n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f&

15、quot;,i+1,t1/dr,p62,vp62,ap62,w3,e3); fprintf(fp,"n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t1/dr,p62,vp62,ap62,w3,e3); pdrawi=p62; vpdrawi=vp62; apdrawi=ap62; if(i%16)=0)getch(); fclose(fp); getch();2.運行結果以del=15°得出的數(shù)據(jù)The Kinematic Parameters of Point 6NoTHETA1S6V6A6W3E3degmm/sm

16、/s/sW3E3100.0810.5225.019-3.873-29.3342150.0970.6564.197-4.683-26.883300.1180.7471.992-5.336-17.4734450.1390.761-1.164-5.5643.6095600.160.678-4.669-5.02435.4026750.1770.494-8.272-3.57564.5187900.1870.221-10.475-1.54374.67981050.189-0.07-9.4540.48365.52491200.184-0.298-6.5072.1148.509101350.173-0.445

17、-4.0063.2532.15111500.159-0.536-2.5193.96818.966121650.143-0.593-1.5344.3558.589131800.126-0.622-0.4424.4740.001141950.108-0.6141.034.363-7.645152100.091-0.5622.6544.044-14.784162250.076-0.4673.913.528-21.329172400.065-0.3474.4012.842-26.691182550.057-0.2244.1212.029-30.116192700.052-0.1163.4631.152

18、-31.293202850.05-0.0262.9640.267-30.738213000.050.0572.95-0.59-29.509223150.0530.1473.409-1.414-28.59233300.0590.2534.127-2.223-28.49243450.0680.3814.805-3.04-29.074253600.0810.5225.019-3.873-29.334（4）運動圖像分析可作出del=5°時6點的位置、速度加速度圖像以及構件的角速度及角加速度六、機構的動態(tài)靜力分析（1）參數(shù)列表分析將機構按主動件及桿組進行分解從主動件開始，依次對各桿組進行運動分

19、析在進行運動分析之后，計算各構件的慣性力及慣性力矩，見表10表格 9構件號變量質心786質量706040繞質心軸的J0.300.26從外力已知的桿組開始，調用rrpf函數(shù)，求D點、C點的運動副反力。對移動副中力的作用點，位置未知，賦予新點號11。見表11表格 10形式參數(shù)n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1K2pvpaptweFr實值51060606645pvpaptwefr調用rrrf函數(shù)，對構件進行分析，見表12表格 11形式參數(shù)n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1K2pvpaptweFr實值4238750032pvpaptwefr調用barf函數(shù)，求O2點運動副反

20、力及力矩，見表13表格 12形式參數(shù)n1ns1nn1k1pvpapfrTb實值1121pvpapfr&tb（2）編寫主程序及子程序#include "stdio.h"#include "subk.c"#include "math.h"#include "subf.c"main() static double p202,vp202,ap202,del; static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370,tbdraw370,tb1draw370; st

21、atic double sital370,fr1draw370,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370,fr3,bt3; static double fr202,fe202,tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,we1,we2,we3,we4,we5,P; static int ic; double r12,r23,r27,r34,r45,r56,r48; double pi,dr; double r2,vr2,ar2; int i; FILE *fp; char *m="p","vp","ap&

22、quot;,"tb","tb1","fr1","","fr2" sm1=0.0; sm2=70.0; sm3=60.0; sm4=0.0; sm5=40.0; sj1=0.0; sj2=0.30; sj3=0.26; sj4=0.0; r12=0.045; r23=0.165; r27=0.0825; r34=0.093; r45=0.140; r56=0.042; r48=0.070; t6=90.0;w6=0.0;e6=0.0;w1=9.21;e1=0.0;del=5.0; p11=0.0;

23、 p12=0.0; p41=0.04; p42=0.16; p91=-0.095; p92=0.0; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; t6=90.0*dr; printf("n The Kineto-static Analysis of a six-bar Linkasen"); printf("No HETA1 fr1 sita1 fr4 sita4 tb tb1n P"); printf(" deg N radian N radian N.m N.m W"); if(fp=fopen("fi

24、le1","w")=NULL) printf("Can't open this file.n"); exit(0); fprintf(fp,"n The Kineto-static Analysis of a six-bar Linkasen"); fprintf(fp,"No HETA1 fr1 sita1 fr4 sita4 tb tb1n P"); fprintf(fp," deg N radian N radian N.m N.m W"); ic=(int)(360.0

25、/del); for(i=0;i<=ic;i+) t1=(i)*del*dr; bark(1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrrk(1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,5,3,0.0,r45,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrpk(-1,5,9,6,4,5,6,r56,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,8,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap); bark(2,0,7,2,0.0,r27,0.0,t,

26、w,e,p,vp,ap); rrpf(5,10,6,0,6,0,6,6,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr); rrrf(4,2,3,8,7,5,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr); barf(1,1,2,1,p,ap,e,fr,&tb); fr1=sqrt(fr11*fr11+fr12*fr12); bt1=atan2(fr12,fr11); fr4=sqrt(fr41*fr41+fr42*fr42); bt4=atan2(fr42,fr41); we2=-(ap71*vp71+(ap72+9.81)*vp72)*sm2-e2*w2*sj2; we3=-(ap8

27、1*vp81+(ap82+9.81)*vp82)*sm3-e3*w3*sj3; extf(p,vp,ap,t,w,e,6,fe); we5=-(ap62+9.81)*vp62*sm5+fe62*vp62; tb1=-(we2+we3+we5)/w1; P=fabs(tb1*w1); printf("n%2d %10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,tb,tb1,P); fprintf(fp,"n%2d %10.3f%10.3f%10.3f%1

28、0.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,tb,tb1,P); if(i%16)=0)getch(); fclose(fp); getch(); extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe) double p202,vp202,ap202,t10,w10,e10,fe202; int nexf; fenexf1=0.0; if(pnexf2<0.085&&vpnexf2<0) fenexf2=4500.0; else fenexf2=0.0; （3）運行結果步長de

29、l = 15°時運行結果，見表14The Kine to-static Analysis of a six-bar LinkaseNoHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1PdegNradianNradianN.mN.mW102351.902122.0161169.4885.63889.73889.738826.4852152403.37122.5831250.95-0.079103.099103.099949.5393302256.986121.2631216.215-5.532101.54101.54935.1814451849.219117.966983.116-

30、9.83379.56479.564732.7885601207.5112.97514.906-6.08943.37943.379399.517675519.403106.295232.24587.61112.14112.141111.819790173.8394.906508.152118.8410.6690.6696.1618105363.81193.138412.761115.87-3.365-3.36530.9939120785.0691.874170.92493.215-16.654-16.654153.38101351124.10289.927112.44919.467-35.814-35.814329.85111501347.92488.506160.144-6.05-53.303-53.303490.922121651521.25687.885182.332-11.546-66.733-66.733614.609131801695.36588.096190.338-15.902-76.249-76.249702.256141951886.03389.04920