機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書songlia

1、機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書單邊滾軸自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析吳海濤 改編機(jī)電工程學(xué)院 2008年6月 一、課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)的一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。(一).課程設(shè)計(jì)的目的1.進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)課程的理論知識(shí)2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決與本課程有關(guān)的實(shí)際問題的能力,使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的分析和設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整和系統(tǒng)的概念。3.使學(xué)生掌握機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)的圖解方法,進(jìn)一步提高學(xué)生的計(jì)算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。(二).課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1.按照機(jī)械的幾何、軌跡、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力等性能要求,進(jìn)行低付機(jī)構(gòu)的尺寸綜合2.對(duì)指定的機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)

2、動(dòng)循環(huán)圖。4.根據(jù)完成的原理圖設(shè)計(jì)裝配圖，繪制23個(gè)典型零件圖。要求學(xué)生在三周內(nèi)完成教師指定的設(shè)計(jì)任務(wù),作圖正確,編寫好計(jì)算說明書。二、課程設(shè)計(jì)題目介紹設(shè)計(jì)題目:單邊輥軸送料裝置分析與設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖一所示,設(shè)計(jì)內(nèi)容有:1.機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)2.確定機(jī)構(gòu)的幾何尺寸3.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析4.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖5.飛輪設(shè)計(jì)題目的原始數(shù)據(jù)見表1,其中: Sn - 為板料送進(jìn)距離 n - 為壓機(jī)頻次 B - 為板料厚度 H - 為沖壓滑塊行程 - 為許用壓力角 Fb - 為板料送進(jìn)阻力 Fr - 為沖壓板料時(shí)的阻力 - 為速度不均勻系數(shù)e=0 取R1=Rb板料底面至沖床工作臺(tái)面距離為b1=2050mm

3、圖1.單邊輥軸送料裝置原理圖表1 單邊輥軸自動(dòng)送料裝置題目的原始數(shù)據(jù)方案Sn/mmn/次/分B/mmH/mmFb/NFr/N SKIPIF 1 0/度Rb/mmR2/mmR/mmL/mmx/mmy/mm學(xué)號(hào)11352502805002000250.0460120180130037012501421402302805102100250.0360120180130037012505831452202805202200250.03601201801300370125091241502002.5805302300250.036012018013003701250131651551802.5805402

4、400250.046012018013003701250172061601702.5805502500250.036012018013003701250212471651603805602600250.036012018013003701250252881701503805702700250.036012018013003701250293291751403805802800250.0360120180130037012503336101801203805902900250.0460120180130037012503740111851003806003000250.0360120180130

5、037012504144121901502806002200250.03485417512433711250R1=78G7=1500N，JO2=0.8kgm2，JO3=0.4kgm2，JO4=0.3kgm2三、單邊輥軸送料裝置機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容及實(shí)施步驟(一).方案設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)工作量1.方案設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)要求每人提出種方案，并繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。從中選擇一種可行性方案， 按照該方案將曲柄一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)分成13個(gè)位置,即1, 2, 3, . 12, 始（開始沖壓位置）,然后繪滑塊及板料的位移線圖和速度線圖。2.設(shè)計(jì)工作量1) 根據(jù)題目要求確定設(shè)計(jì)方案2) 機(jī)構(gòu)的尺寸綜合,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,滑塊及板料

6、的位移和速度線圖, 用圖解法按給定位置進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,并繪在一張?zhí)枅D紙上,簡(jiǎn)稱分析設(shè)計(jì)圖。3) 繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。4) 飛輪設(shè)計(jì)過程圖一張。5) 編寫計(jì)算說明書一份。(二).機(jī)構(gòu)尺寸綜合已知數(shù)據(jù)見表1,要求確定機(jī)構(gòu)尺寸：lO1A , lO1A , lAC , 及開始沖壓時(shí)滑塊C 點(diǎn)至板料的距離S1。步驟:1.求輥軸轉(zhuǎn)角 SKIPIF 1 0 2.搖桿擺角 SKIPIF 1 0 3.機(jī)架中心距 SKIPIF 1 0 4.曲柄半徑r= lO1A SKIPIF 1 0 5.曲柄滑塊機(jī)構(gòu):曲柄半徑r1 SKIPIF 1 0 6.根據(jù)許用壓力角調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)l1，取l1=560mm,并驗(yàn)算： SKIPI

7、F 1 0 公式中R1，R2為齒輪分度圓半徑由齒輪的模數(shù)m和齒數(shù)z確定，根據(jù)機(jī)構(gòu)綜合得到的尺寸,用長(zhǎng)度比例尺l(m/mm),繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(三).送料時(shí)間及其調(diào)整方法送料時(shí)間一般在上死點(diǎn)前后為宜,這樣可避免沖頭干涉,一般取在曲柄轉(zhuǎn)角27090之間,如圖2所示。當(dāng)曲柄在270時(shí)，搖桿應(yīng)位于下極限位置，由此可確定原動(dòng)件上兩曲柄之間的夾角如圖2c)。當(dāng)送料距離一定時(shí),應(yīng)盡可能加長(zhǎng)送進(jìn)時(shí)間, 通常用改變偏心的圓周位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2.機(jī)構(gòu)送料與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖a) 機(jī)構(gòu)送料周期 b) 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 c) 確定原動(dòng)件上兩曲柄之間的夾角(四).單邊輥軸送料裝置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析1.作滑塊7的位移線圖(s-)曲線,板料的

8、位移曲線(s-)。將曲柄lO1A的圓周按曲柄的轉(zhuǎn)向依次分為12等分,另外補(bǔ)充沖頭開始沖壓時(shí)的一個(gè)位置,取曲柄1為原點(diǎn),這時(shí)滑塊7在最高點(diǎn)(上死點(diǎn)),板料應(yīng)進(jìn)入送進(jìn)階段,使曲柄按圖2所示轉(zhuǎn)向依次轉(zhuǎn)到各個(gè)位置,可找出滑塊7上C點(diǎn)的位置和板料移動(dòng)的距離,取長(zhǎng)度比例尺s及時(shí)間比例尺t=T/L=60/n1L (s/mm),分別作滑塊的位移線圖和板料的位移線圖(一個(gè)周期內(nèi))。式中L為圖上橫坐標(biāo)的長(zhǎng)度。2.用圖解微分法分別作滑塊和板料的速度線圖(v-t曲線)下面以圖3為例來(lái)說明圖解微分法的作圖步驟,圖3為某一位移線圖, 曲線上任一點(diǎn)的速度可表示為: SKIPIF 1 0 其中dy和dx為s=s(t)線圖中代

9、表微小位移ds和微小時(shí)間dt的線段, 為曲線s=s(t) 在所研究位置處切線的傾角。上式表明,曲線在每一位置處的速度v與曲線在該點(diǎn)處的斜率成正比,即vtg,為了用線段來(lái)表示速度,引入極距K(mm),則 SKIPIF 1 0 式中v 為速度比例尺,v = s/tK ( m/s/mm )。K為直角三角形中角的相鄰直角邊時(shí),(Ktg)為角的對(duì)邊。由此可知,在曲線的各個(gè)位置, 其速度v與以K為底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線在所研究點(diǎn)處的切線的直角三角形的對(duì)邊高度(Ktg)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù),按此便可由位移線圖作得速度線圖(v-t曲線),作圖過程如下:先建立速度線圖的坐標(biāo)系v-1-t

10、(圖4),其中分別以v和t作為v軸和t軸的比例尺, 然后沿軸向左延長(zhǎng)至o點(diǎn),使o0= K(mm),距離K稱為極距,點(diǎn)o為極點(diǎn)。過o點(diǎn)作s=s( t)曲線(圖3)上各位置切線(圖3中僅畫出曲線上3的切線)的平行線o2、o3.等,在縱坐標(biāo)軸上截得線段12、13、14.等。由前面分析可知,這些線段分別表示曲線在2、3、4. 等位置時(shí)的速度,從而很容易畫出位移曲線的速度曲線(圖4a)。上述圖解微分法稱為切線法。該法要求在曲線的任意位置處很準(zhǔn)確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實(shí)際上常用“弦線”代替“切線”，即采用所謂弦線法,作圖方便且能滿足要求,現(xiàn)敘述如下:依次連接圖3中s =s(t)曲線上相

11、鄰兩點(diǎn),可得弦線12、23、34.等(圖3中僅畫出弦線23,學(xué)生作圖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格畫出每一弦線),它們與相應(yīng)區(qū)間位移曲線上某點(diǎn)(例圖3中N點(diǎn))的切線平行。當(dāng)區(qū)間足夠小時(shí),該點(diǎn)(例N點(diǎn))可近似認(rèn)為在該區(qū)間(例2,3)中點(diǎn)的垂直線上。因此我們可以這樣來(lái)作速度曲線:如圖4b所示,按上述切線法建立坐標(biāo)系v-1- t并取定極距K及極點(diǎn)o,從o點(diǎn)作輻射線o2、o3、o4.等,使分別平行于弦線12、23、34.并交縱坐標(biāo)軸于2、3.等點(diǎn)。然后將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交,得到一個(gè)個(gè)小矩形(例圖4b中矩形2cd3),則過各矩形上底中點(diǎn)(例圖4b中e,f點(diǎn)等)的光滑曲線,即為所求位移曲線的速度線圖(v-t曲線)。3.用相對(duì)運(yùn)

12、動(dòng)圖解法,分別作滑塊和板料的速度分析1).求VA及VA vA=r 11 , v A=r1其中 1=2n/60 (rad/s)2) 列出向量方程,求VC ,VB SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 3) 取速度比例尺v=VA/pa( m/s/mm ) ,作速度多邊行，將結(jié)果列入表2表2 滑塊，板料的速度分析匯總表 位置方法123456789101112圖解微分法求滑塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求滑塊圖解微分法求板料相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求板料(五).單邊輥軸送料裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖以滑塊最高點(diǎn)為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)起點(diǎn),當(dāng)滑塊下行到開始沖壓時(shí)的轉(zhuǎn)角為沖壓始角, 沖壓完畢時(shí)的角度為沖壓終角,接著滑塊

13、繼續(xù)下行到最低點(diǎn)再完成滑塊的上行動(dòng)作。此時(shí)再找出曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),板料不動(dòng)與板料送進(jìn)時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角。應(yīng)保證, 滑塊沖壓時(shí)板料處于不動(dòng)的位置。為保證板料送進(jìn)時(shí),速度較低, 應(yīng)盡可能的使板料送進(jìn)時(shí)間大于板料不動(dòng)的時(shí)間。(六).飛輪設(shè)計(jì)1.速度多邊形杠桿法原理（參考相關(guān)書籍）2.用速度多邊形杠桿法求等效構(gòu)件的等效阻力矩步驟:將所有外力Fb，F(xiàn)r，F(xiàn)er，G7按同一方向轉(zhuǎn)90,分別加到速度多邊形的相應(yīng)點(diǎn)上,其中等效阻力矩Fer加在構(gòu)件1的A點(diǎn)上,且Fer O1A,注意Fer與A的運(yùn)動(dòng)方向相反, 然后諸力對(duì)速度多邊形的極點(diǎn)p取矩,其中Fr值在未沖壓時(shí)Fr=0, 進(jìn)入沖壓時(shí)Fr0, 所以在沖壓始點(diǎn)Fer也對(duì)應(yīng)雙值

14、(對(duì)應(yīng)Fr=0與Fr0)。最后求得各個(gè)位置的等效阻力矩Mer=FerlO1A (在沖壓點(diǎn)有雙值) 并將結(jié)果匯總列于表3表3 等效阻力矩Mer匯總表位置123456789101112 沖壓始點(diǎn)Fr0Fr0Mer3.確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知:速度不均勻系數(shù),飛輪安裝在曲柄軸上,等效阻力矩值見表3,且驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)。要求:用米查爾洛夫法確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。步驟:1.作等效阻力矩Mer線圖根據(jù)表3中已求得的等效阻力矩, 取力矩比例尺（m/mm）， 曲柄的轉(zhuǎn)角比例尺2/L(rad/mm)，其中為橫坐標(biāo)的長(zhǎng)度（mm）。作曲柄在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的等效阻力矩er曲線如圖5a所示。2.用圖解積分法作等效阻力矩功

15、er 線圖圖解積分法為圖解微分法的逆過程,茲不贅述。取極距（mm），用圖解積分法由力矩er曲線求得力矩所做的功er曲線（圖5b）。由于 d/ ddy/dx /()（tg）tg 其中 /（）故取er曲線縱坐標(biāo)比例尺（mm）。（*求er的理論依據(jù)如下： SKIPIF 1 0 3.作驅(qū)動(dòng)力矩功d線圖和驅(qū)動(dòng)力矩d線圖。由于在一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，驅(qū)動(dòng)力矩所做的功等于阻力矩所做的功，又知驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，所以連接er 曲線的始、末兩點(diǎn)的直線0e，即為d線圖，由d線圖可反求出驅(qū)動(dòng)力矩d的大小，如圖5a所示。4.作動(dòng)能增量線圖取比例尺 （mm），動(dòng)能變化der，其值可直接由圖5b上d（）與er（）曲線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)

16、線段相減得到，由此可作出動(dòng)能變化曲線（見圖5c）。5.作等效構(gòu)件的動(dòng)能線圖等效構(gòu)件所具有的動(dòng)能，等于機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件動(dòng)能之和，即 1/2（mivi2ii2）本例 SKIPIF 1 0 用上式計(jì)算出各個(gè)位置等效構(gòu)件（即構(gòu)件）的動(dòng)能，并列于表，然后可畫出動(dòng)能線圖（圖5d）。6.作動(dòng)能變化與等效構(gòu)件動(dòng)能差值（）線圖取比例尺（）（/mm），既然比例尺都相同，在求作（）線圖時(shí)，的值可直接由圖5c與圖5d上的對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線段相減得到（見圖5e）。7.計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在圖5e中，a和b兩點(diǎn)為等效構(gòu)件轉(zhuǎn)速最大和最小位置，即max和min位置，對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為（）max和（）min。在 （）曲線上量取縱坐標(biāo)最高和最低

17、點(diǎn)之間的距離gf，并記住，則 SKIPIF 1 0 所以 SKIPIF 1 0 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的單位為kgm。表4 等效構(gòu)件動(dòng)能ER匯總表位置123456789101112ER圖5 飛輪設(shè)計(jì)過程圖(七).思考題1.用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析求速度和加速度時(shí)， 為什么必須嚴(yán)格按照桿組？2.如何用速度多邊形杠桿法直接求平衡力? 其原理和步驟又如何？3.在等效阻力矩線圖中，對(duì)沖壓始點(diǎn)，為什么er應(yīng)取雙值？4.為什么說飛輪在調(diào)速的同時(shí)還能起到節(jié)能的作用？為什么飛輪要盡量裝在高速軸上。四、單邊輥軸自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)裝配圖設(shè)計(jì)1、了解沖床的結(jié)構(gòu)尺寸2、繪制與沖床配套的機(jī)構(gòu)裝配草圖3、繪制正式裝配圖（參考“

18、機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)”）4、繪制零件圖五、編寫計(jì)算說明書的要求計(jì)算說明書是學(xué)生說明自己的設(shè)計(jì)正確、合理，并供有關(guān)人員參考審閱的文件， 它是課程設(shè)計(jì)的重要組成部分。其內(nèi)容大致包括：1設(shè)計(jì)題目，全部原始數(shù)據(jù)；2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖或設(shè)計(jì)方案的確定；3列出大小標(biāo)題，簡(jiǎn)要說明設(shè)計(jì)中所用的原理和方法， 并寫出必要的計(jì)算公式或向量方程式畫出向量多邊形；4用表格列出計(jì)算結(jié)果，并畫出主要曲線圖；5對(duì)結(jié)果和誤差進(jìn)行分析討論；6對(duì)主要零部件（齒輪，軸，軸承）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算7列出主要參考書目。計(jì)算說明書要用16開報(bào)告紙書寫，語(yǔ)句簡(jiǎn)捷，書寫工整， 最后附上“單邊輥軸送料裝置分析與設(shè)計(jì)圖”和“飛輪設(shè)計(jì)的過程圖”，并加上封面裝訂成冊(cè)，送交指導(dǎo)教師批閱。 參 考 資 料孫 桓 主編，機(jī)械原理第七版，高等教育出版社，2001劉天一 主編，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，南京機(jī)械?？茖W(xué)校 1993.10權(quán)修華 主編，沖壓自動(dòng)化與壓力機(jī)改造，安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1992徐錦康 主編，機(jī)械原理，高等教育出版社，2004.2葉偉昌 主編，機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.8 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)_班級(jí)_設(shè)計(jì)者_(dá)學(xué)號(hào)_設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)芜厺L軸自