機械原理課程設計-壓床

1、一、壓床機構設計要求壓床機構簡介圖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。圖少6表9 5設計數(shù)據(jù)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CE/CD、EF/DE，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

2、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。作圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。凸輪機構構設計.已知：從動件沖程H,1許用壓力角a .推程角6。，遠休止角6 ,回程角6,從動件的運動規(guī)律見 表9-5，凸輪與曲柄共軸。要求：按a確定凸輪萬-退匹行柱機構的基本尺寸.求出理論 廓線外凸曲線的最小曲率半 徑P。選取滾子半徑r,繪 制凸輪

3、實際廓線。以上內容作在2號圖紙上3二、壓床機構的設計1、連桿機構的設計及運動分析設計內容連桿機構的設計及運動分析單位mm()mmr/min符號X1X2yP P HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/2(1)作機構運動簡圖:(2)長度計算：已知：X1 = 70mm,X2=200mm, Y=310mm,W 1 =60, w 11 = 120,H=210mm,CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS/BC=1/2, DS/DE=1/2。由條件可得；/EDE =60DE=DE.DEE等邊三角形過D作DJLEE，交EE于J

4、,交F1F2于H VZJDI=90.HDJ是一條水平線，.DH1FF.FFEE過 F 作 FKEE 過 E 作 E G1FF,.FK=E G 在FKE 和 GF 中，KE = GF，F(xiàn)E=E F， ZFKE=ZE? GF =90 .FKEE GF.KE= GFEE =EK+KE, FF =FG+GF.LEE =FF =HDEE是等邊三角形.DE=EF=H=210mmVEF/DE=1/2, CE/CD=1/2.EF=DE/4=180/4=52.5mmCD=2*DE/3=2*180/3=140mm連接 AD,有 tanZADI=X1/Y=70/310又：ADfX2 + X2 =,702 + 3 1

5、 02 = 3 1 7.33mm.在三角形ADC和ADC 中，由余弦定理得：AC*”猗-皿y”時!河必功=3施4mmA。* 護 W S。3伊 Tm 二 245如mm.AB=(AC-AC )/2=69.015mm BC=(AC+AC )/2=314.425mmVBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 .BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mmDSDE/2=210/2=105mm由上可得:ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm比例尺 0.05mm/(m/s)(3)機構運動速度分析：已知：

6、n1=90r/min ；n.90w = 60 2 兀 rad/s = 芬 2 兀=9.425 逆時針v=w l=9.425X0.069015=0.650m/sB1 ABk1-v =v+ vCBCb大小?0.65?方向CDABBCv =u pC v v u 廠 bcCB v v = UpE v 選取比例尺U v=0.004m/(mm/s)，作速度多邊形 = 0.03/0.05=0.600m/s= 0.009/0.05=0.180m/s= 0.45/0.05=0.900m/s= 0.44/0.05=0.880m/sv uFE = vef =0.01/0.05=0.200m/spS 2 =0.031

7、/0.05mm=0.620m/sps= 0.022/0.05mm=0.440m/sS 3V ,3. O = k =0.18/0.314425=0.572rad/s （逆時針）2 lBC3 = 2C =0.60/0.140=4.290rad/s（順時針）CD3 = X =0.20/0.0525=3.809rad/s（順時針）4 lEF項VVVVVVOOo 3O數(shù)值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s（4）機構運動加速度分析：aB=3 12LAB=9.4252X0.069015=6.130m/s2anCB=3 22L

8、BC=0.5722X0. 314425=0.103m/s2anCD=3 32LCD=4.2902X0.14=2.577m/s2anFE=3 42LEF=3.8092X0.0525=0.762m/s2ac = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大?。海?V方向：？ C-D CD B-A BC C-B選取比例尺U a=0.04m/ （mm/s2）,作加速度多邊形圖aC= U P，C =0.0033/0.01=3.300m/s2a -uaE=a -uatCB=auatCD=p e =0.05/0.01=5.000m/s2艮 C =0.031/0.01=3.100m/s2aF大小

9、：方向：n C =0.019/0.01=1.900m/s2aE +VVanEF + atEFVFEEFUFfaF= p J =0.032/0.01=3.200m/s2 a -as2= Ua .宴=0.042/0.01=4.200m/s2U ps八5 /C M / as3=0.025/0.01=2.500m/s2a -a = atCB/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s22a = atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s23項目aBaCaEaFaS 2aS 3a2a3數(shù)值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.571

10、單位m/s 2rad/s 2(5)機構動態(tài)靜力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3方案III16001040840110001.350.391）.各構件的慣性力，慣性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=1600X4.200/9.8=685.714N （與 as2 方向相反）FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040X2.500/9.8=265.306N （與 as3 方向相反）FI5= m5*aF=G5*aF/g=840X3.200/9.8=274.286N （與 aF 方向相反）Fr=11000*0.1=1100 N.m （返回行程）MS2=Js2* a 2=1.35X9

11、.859=13.310N.m （順時針）MS3=Js3* a 3=0.39X 13.571=5.293N.m（逆時針）LS2= MS2/FI2=13.310/685.714X 1000=19.410mmLS3= MS3/FI3=5.293/265.306X 1000=19.951mm2）.計算各運動副的反作用力（1）分析構件5對構件5進行力的分析，選取比例尺U F=20N/mm，作其受力圖構件 5 力平衡：F45+F65+FI5+G5=0則 F45= 1140.0N； F65=160.0NF43=F45 （方向相反）對構件2受力分析對構件2進行力的分析，選取比例尺uF=20N/mm，作其受力圖

12、桿 2 對 B 點求力矩，可得：FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0864.222 X 120.2776+1600 X 1.6873- Ft32X 314.425=0Ft32= 339.1786N桿 2 對 S2 點求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0Ft12X 157.2125-864.222X 11.0243-339.1786X 157.2125=0Ft12=399.781N(3)對構件3受力分析對構件2進行力的分析，選取比例尺U F=0.05mm/N，作其受力圖桿 3 對點 C 求力矩得：Ft63*LCD F43*LS3- FI3

13、*LI3+G3*COS15 *LG3 =0Ft63X 140-572.604 X 17.153-365.242X34.3066+ G3*COS15 *17=0Ft63=77.6N構件 3 力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0則 Fn23=2401.0N ； Fn63=172.1N項目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63數(shù)值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.177.6單位NN.mN項目Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61數(shù)值3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0單位N四、飛輪設計Mb123456789101112N. m-28.6-51.3-63.5-37.6-71.6-50.0-9.4-1.145.40.5251.5-160.4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2 n，將一個周期分為 36等份；縱坐標軸為力矩。根據(jù)盈虧功的原理，求得各盈虧功，并根據(jù)圖紙上的能量指示圖，以曲柄的