压床机构设计.docx
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压床机构设计
课程 设 计说 明书
题目:
机械原理课程设计
二级学院
年级专业
学 号
学生姓名
指导教师
教师职称
一。
设计要求－—－－-－-－——-—－－-——-——-－---——－-－—--－--－--——-－————-——-——-1
1. 压床机构简介－-----－---—--—-—---—-——--——-－-—-————-———－--———-－-——1
2。
设计内容———－——--—-—-—---—－-—-—－-—－--—－－－----————-—-－—－----—－—-—1
（1）机构得设计及运动分折——-－-—--————-----——-—---—－—-—-—-----———--—2
（2）机构得动态静力分析—－-——--－-－－--—－---—-——－--—-－--－——－—-———－－－－－3
（４） 凸轮机构设计——————－－-——--————---－-—-－———---—-—----—--—－-－———--3
二、压床机构得设计:
——－———----——--－—－———-－—－－—－—-——----—-－--－—－-—-４
１。
连杆机构得设计及运动分析--－-----－—-——--—-—--——-—－---————-－--—－-4
（1）作机构运动简图————-－——---－－-——-———-－—－-－—－—--－－-－－-—---——-—-——4
（2） 长度计算－——-—-—--—－—--—--－－-—-—－－-－—-—－---—--－－———－-—---—--—-—４
（3）机构位运动速度分析－—-－－--——---——--－－-—－--－－————---－-—---—－——－-—5
（４） 机构运动加速度分析－—--—--—--－--—————-－——-－-－-—--－—-－-—--－—－-－－6
（5）机构动态静力分析——-—－-—－—-—-－———－－－—-—-—-——－——--－-—————-——－-－-8
三。
凸轮机构设计-——－—－—－—－－——---－—－－--—－—－-－-——-－----——-－—－-－-－－—11
四。
飞轮机构设计-—--－—--－－—-—-－-—--－－—-－－－———-—－－—---—－-－——-—－-－－12
5．齿轮机构设计——----——————--——--———--—-－－--—-－—－－——-——-—-———-－-12
6．心得体会－－-－-——－－－—---—--—---－－--－—--—－—－-—－—-－--－—－—－-———--－14
7．参考-—－——-－-—--—-—－——--－—-－——－——-—－-——————-———－——---—--——--－—1５
一、压床机构设计要求
1、压床机构简介
图9—6所示为压床机构简图、其中,六杆机构AＢCＤEF为其主体机构,电动机经联轴器带动减速器得三对齿轮z１—ｚ2、z3－z4、z５-z６将转速降低,然后带动曲柄１转动,六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。
为了减小主轴得速度波动,在曲轴Ａ上装有飞轮,在曲柄轴得另一端装有供润滑连杆机构各运动副用得油泵凸轮。
2.设计内容:
（1）机构得设计及运动分折
已知:
中心距ｘ１、ｘ2、ｙ, 构件3得上、下极限角,滑块得冲程H,比值
CE／CD、EF／DE,各构件质心S得位置,曲柄转速n1。
要求:
设计连杆机构,作机构运动简图、机构1~２个位置得速度多边形与加速度多边形、滑块得运动线图。
以上内容与后面得动态静力分析一起画在ｌ号图纸上、
（２）机构得动态静力分析
已知:
各构件得重量G及其对质心轴得转动惯量（曲柄1与连杆４得重力与转动惯量（略去不计）,阻力线图（图９—7）以及连杆机构设计与运动分析中所得得结果。
要求:
确定机构一个位置得各运动副中得反作用力及加于曲柄上得平衡力矩。
作图部分亦画在运动分析得图样上。
（3）凸轮机构构设计
已知:
从动件冲程H,许用压力角[α、 ］、推程角,远休止角,回程角,从动件得运动规律见表9－5,凸轮与曲柄共轴、
要求:
按[α］确定凸轮机构得基本尺寸.求出理论廓
线外凸曲线得最小曲率半径ρ。
选取滚子半径r,绘制凸轮实际廓线、以上内容作在2号图纸上
二、压床机构得设计
设计内容
连杆机构设计及运动分析
齿轮机构设计
符号
单位
°
°
方案3
7
0
21０
1/2
1/4
9０
1/2
1/2
11
32
20
6
设计内容
连杆机构得动态静力分析及飞轮机构设计
凸轮机构设计
符号
从动件加速度规律
单位
°
方案3
1600
1040
840
１、35
0。
３9
1１00０
1／3
正弦
1、连杆机构得设计及运动分
（1）
长度计算:
已知:
由条件可得:
△等边三角形
△ △
△△
△
在三角形△ADＣ与△
∴AB=（ＡC-AC’）/2=69、０15mm ＢC=（ＡC＋AC’）/2＝3１4。
425mm
∵BS2／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:
AB
BC
BS2
CD
ＤE
DS3
EＦ
６9。
01５mｍ
314、425mm
157、2125ｍｍ
140mｍ
2１0mm
10５mm
52。
5mm
（3）位置8机构运动速度分析:
已知:
n1=９０r/min;
＝rad/ｓ= =９.４2５逆时针
=·=９.425×０、069０1５=0。
650ｍ/ｓ
= +
大小？
０。
65 ？
方向 ⊥ＣD ⊥AＢ⊥BＣ
选取比例尺=0、01（m／s）／mｍ,作速度多边形
=· ＝0、０１x60＝0。
600ｍ/s
=·＝0.01ｘ１8=０。
18０ｍ/s
=·＝0。
０1ｘ9０=0、90０ｍ/s
=·＝0、01x88=0.８８0ｍ/s
=·＝0。
01x20=0。
200ｍ/ｓ
=·=0、01ｘ62＝0.６20m/s
＝·=0。
01x4４＝0、440m／s
∴＝=0.18/０。
314４25＝０、572ｒad/s （逆时针）
ω＝＝0.60/０.14０=4.290rad／s （顺时针）
ω＝=0。
20/0.0525＝3。
809rad/s（顺时针）
项目
数值
0。
650
0。
6０0
０.900
０、8８０
0。
620
0、４４
9。
４25
0.572
4。
290
3。
8０9
单位
m/s
Ｒａd／ｓ
位置8机构运动加速度分析:
＝=９.42５2×０.069０15=6、１３0m/s2
=＝0.５722×0、 ３１44２５＝0.1０3m/s2
==4.２90２×０。
14＝2。
57７ｍ/s２
＝=3。
809２×0.０525=0、762m/s２
=+= +＋
大小:
?
√ ?
√?
√
方向:
?
C→Ｄ⊥CD B→A⊥BC Ｃ→Ｂ
选取比例尺=0、01 （mm／ｓ2）/ｍm,作加速度多边形图
=·＝0.０1ｘ３30=３。
300ｍ/s2
=＝0。
0１x500=5.000m/s２
=·＝０、01x3１0＝3。
１００m/s２
＝＝0.01x１９0＝１.9００ｍ/s2
= + +
大小:
?
√√ ?
方向:
√ √ F→E ⊥EＦ
=＝0.０1x3２0=３。
2００m／s2
aｓ2＝=0。
01x420=4.２０0m/s2
aｓ3==０。
01x25０=2.500ｍ／s２
=/=3、1０0/0、314４25＝9.859m/s2
=/＝1、９０0／0.14=１3。
５71m/s2
项目
数值
6。
1３０
3.300
５.000
3。
２０0
４。
200
2。
50０
9。
859
13、57１
单位
m/s
rａd/ｓ
（4）位置５运动速度分析
已知:
n1=９０r/min;
= rａｄ／s=＝9。
425 逆时针
＝ ·=9.４25×0.0６9015=０、650m/ｓ
= +
大小？
0。
65 ？
方向⊥CD ⊥AB ⊥BC
选取比例尺＝0。
01（ｍ/s）／ｍm,作速度多边形
＝·＝０。
0１x6０=０、600m／ｓ
=·＝０。
０１x18=0。
1８0ｍ／s
＝·＝0、０1ｘ90＝0。
900ｍ/s
＝·=0。
01ｘ88＝０.880ｍ／s
＝·＝0.01x20＝０。
200ｍ／s
=·=0。
０1x６2＝０。
６20m/s
=·=０。
０1x44＝０。
440ｍ/s
∴=＝０。
18/０.３１4425=０。
5７2rａd/s（逆时针）
ω=＝0、6０／0。
１40=4。
29０rad／s （顺时针）
ω=＝0。
20/0、05２５=３。
８09rad/s （顺时针）
项目
数值
0.650
0。
600
０、９00
０。
880
０。
６２0
0。
４4
９.425
0.572
4、２９0
３、809
单位
m／s
Rad/s
位置5机构运动加速度分析:
==9。
4252×0.0６９015=6、13０m／s２
==0.57２2×0。
31442５＝0。
1０3m／s2
==4、２9０2×０。
14＝２。
577ｍ/ｓ2
=＝3.８０92×0。
0525=0.76２m／s2
=+=+ +
大小:
？
√ ？
√ ?
√
方向:
？
C→D⊥ＣD B→A⊥BC C→B
选取比例尺=0。
01（m/ｓ2）／mm,作加速度多边形图
＝·=0。
01×３30=3.300m/s2
=＝0。
０1×500=５.０00m／s２
＝· =０、01×3１0=３.1００m/s2
==０、０1×１90=１。
900ｍ/s２
＝ + ＋
大小:
?
√ √ ?
方向:
√√ F→Ｅ ⊥EF
==0。
０１×320=3、200m/ｓ2
==0。
0１×3２0＝4.200ｍ/s2
==0.01×２５０=2、５00ｍ/s２
=/＝３、１00 /0。
３１4=９.859 ｍ/s2
=/=1。
900／0.14=13、571ｍ/s2
项目
数值
6、１30
３.30０
5.０００
3、2００
4.200
2、5００
9。
８５9
13.571
单位
m／s
rａd/s
（5）机构动态静力分析
Ｇ2
G３
Ｇ5
方案Ⅲ
16
000
１、3５
0.３9
单位
Ｎ
Kg、m2
1）.各构件得惯性力,惯性力矩:
ＦＩ２=＝16０0×4。
20０／９。
8=685.7N（与方向相反）
=/g=1040×2、５00/9、8＝265。
3Ｎ（与方向相反）
= ／ｇ=8４0×3、２00/9.８=27４。
3N（与方向相反）
Fｒ=11000*０。
1=1100 N。
ｍ（返回行程）
＝=1、3５×9.859=１３。
３N、m（顺时针）
==0。
３9×13。
57１=5.3N.m （逆时针）
=/=13。
３10/685、7１4×1０00=１9、4mｍ
= =5。
2９3/265。
３×１０00=19。
951mｍ
2）.计算各运动副得反作用力
（1）分析构件5
对构件5进行力得分析,选取比例尺
=20Ｎ/mm,作其受力图
构件5力平衡:
＝0
则= １14０。
０N;=160、0N
（方向相反）
（２）对构件2受力分析
对构件２进行力得分析,选取比例尺
＝20N／mm,作其受力图
杆2对Ｂ点求力矩,可得:
864。
222×１２0.277６＋1600×1.6８７3－×3１4、４２５＝0
Ft32=33９.1786N
杆2对点求力矩,可得:
×１57.2１2５—864.２２２×11。
0243-339.178６×15７、２12５=0
＝399。
7８1Ｎ
（3）对构件３受力分析
对构件2进行力得分析,选取比例尺
=0。
05mm/Ｎ,作其受力图
杆3对点C求
×140—５72。
604×17、1５3-365、2４２×３4。
30６6+＊COS１5º＊17=0
=77、6Ｎ
构件3力平衡:
＋＋+＋++＝0
则=2４01.０N;＝１72。
１Ｎ
构件2力平衡:
则＝1752.４58Ｎ;＝179８.2５8N
（4）求作用在曲柄ＡB上得平衡力矩
=＝17９8、２58N.
Mｂ=*L=１7９８、25８×67。
321９×0.０01＝１21.0６２N。
m（逆时针）
项目
数值
6８5。
714
265、3０6
274、286
13、310
５。
２９3
40。
６8
172、1
７7、6
单位
N
Ｎ。
m
Ｎ
项目
Ｆn12
Ｆt１２
Fn23
Ft2３
Ｆ34
F45
F65
F6１
数值
35７5.０
38.68
２4０１.0
２98。
9
1140.０
1１４0、0
160。
0
3575。
0
单位
N
三、凸轮机构设计
符号
h
［α]
δ
δ’
单位
mｍ
（０）
方案３
１9
30
6５
３5
75
有基圆半径R0＝40mｍe=８mm 滚子半径R=8mｍ
在推程过程中:
由ａ=2πｈω2sin（2πδ／）／得
当δ0 =650时,且00＜δ＜32、5０,则有ａ＞＝０,即该过程为加速推程段,
当δ０=650时,且δ＞=32.5０,则有a<=0,即该过程为减速推程段
所以运动方程S=h［（δ/）—ｓin（2πδ/）/（2π）]
在回程阶段,由a=—２πhω2 siｎ（２πδ／）／得
当δ0' =750时,且０0<δ＜3７、5０,则有a<=０,即该过程为减速回程段,
当δ０'=750时,且δ〉=37。
50,则有a〉=0,即该过程为加速回程段
所以运动方程S=h［1—（δ／）+sin（2πδ／）/（2π）]
当δ0＝650时,且00<δ〈32、50,则有a＞＝0,即该过程为加速推程段,
当δ0=6５０时,且δ〉=32、5０, 则有a〈=０,即该过程为减速推程段
所以运动方程Ｓ=ｈ[（δ/）-sin（２πδ/）/（２π）]
δ
0０
50
１0
0
３５0
S
０
０.０6
０.４3
1、3８
3、02
5。
30
８、05
10.9５
单位
（mm）
δ
4
00
65０
S
13.7０
15.９８
１７。
6２
１8。
５７
18。
9４
19、０0
单位
（mm）
δ
1
1
1300
135０
Ｓ
19。
00
18、9６
1８。
71
１8。
08
16、94
１５、29
１3、１8
１0.76
δ
１4
700
1750
S
8.24
5。
８2
3、７１
2。
06
０、92
0.04
0
0
单位
（mm）
四、飞轮设计
Mb
1
2
3
4
5
６
7
8
９
10
1１
12
N.m
-28。
6
-5１。
３
—6３、５
－37.６
—71、6
-50、0
－9.4
－1、1
45。
４
0。
52
51、5
－１６0、4
将各点得平衡力矩（即等效阻力矩）画在坐标纸上,如下图所示,平衡力矩所做得功可通过数据曲线与横坐标之间所夹面积之与求得。
依据在一个工作周期内,曲柄驱动力矩（设为常数）所做得功等于阻力矩所做得功,即可求得驱动力矩Mｄ（常数）。
在图纸中,横坐标为曲柄转角,一个周期为2π,将一个周期分为36等份;纵坐标轴为力矩、
②根据盈亏功得原理,求得各盈亏功,并根据图纸上得能量指示图,以曲柄得平均力矩为分界线,求出各区段盈亏功如下:
ΔΔ Δ Δ Δ Δ
ΔΔΔ Δ Δ Δ
由此得到Δ=Δ=442９、0０4
Δ
=1495、84kg.
五、齿轮机构设计
已知:
齿轮,齿轮为正常齿制,工作情况为开式传动,齿轮与曲柄共轴。
由于其中一齿轮齿数小于17,要避免产生根切现象必存在变位系数,必要增大其中心距,
取a’＝１30mｍ,求得’＝21,142°
经计算后取变位系数:
x5=０。
39３ ｍm＞Xmin５＝０。
3５29ｍm
x6=-0.2２2mm>Xmin6=－0。
８82４ ｍｍ
分度圆直径:
d＝m*Z=66、0mm
d=m* Z=1９2。
0ｍｍ
基圆直径:
ｄ=d*ｃos=6２。
0２４mm
d＝ d＊cｏs= db6＝18０。
43３mｍ
齿厚:
Ｓ=（）*m= １0.961mｍ
S=（）＊m＝8.628ｍm
齿顶高:
h=（h+x）＊m=8、329mm
ｈ=（ｈ+ｘ）＊m= 4、６42mｍ
齿底高:
h=（h＋c-ｘ）*ｍ=4。
６2mm
h=（ ｈ+c-x）*ｍ=８。
829mm
齿顶圆直径与齿底圆直径:
d＝ｄ+2h＝8３、6１8mm
d＝d—2h＝５6、67５mm
d=ｄ+２h=200、３25 mｍ
d=d—2h=1７３.3８２ｍm
重合度:
=1、3９0
六、心得体会
通过课程设计学到很多很多得东西,同时不仅可以巩固了以前所学过得知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过得知识。
不仅培养了独立思考、动手操作得能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要得就是,在实验课上,我们学会了很多学习得方法。
而这就是日后最实用得,真得就是受益匪浅、要面对社会得挑战,只有不断得学习、实践,再学习、再实践。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合就是很重要得,只有理论知识就是远远不够得,只有把所学得理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正学会,从而提高自己得实际动手能力与独立思考得能力。
在设计得过程中遇到问题,可以说得就是困难重重,但可喜得就是最终都得到了解决。
在此过程中,我们通过查找大量资料,请教老师,以及不懈得努力,不仅培养了独立思考、动手操作得能力,在各种其它能力上也都有了提高。
七、参考书籍
1.孙恒,陈作模,葛文杰,《机械原理》（第七版）、高等教育出版社,2006—5-１.
2。
刘鸿文《材料力学》（第五版）。
高等教育出版社,２０1１—1-1、
3、王湘江,何哲明《机械原理课程设计指导书》、中南大学出版社,2011-１2—1.
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