机械原理课程设计说明书精选.docx

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机械原理课程设计说明书精选

机械原理课程设计说明书

题目：

压床机械方案分析

班级：

机械1414班

姓名：

刘宁

指导教师：

李翠玲

成绩：

2016年11月8日

一．题目：

压床机械设计3

二．原理及要求3

（1）.工作原理3

（2）.设计要求4

（3）.设计数据4

三．机构运动尺寸的确定5

四．机构的结构分析7

五．机构的运动分析8

（1）主动件参数列表分析8

（2）杆组参数列表分析8

（3）编写主程序并运行10

（4）运动图像分析13

六、机构的动态静力分析15

（1）参数列表分析15

（2）编写主程序及子程序16

（3）运行结果21

（4）图像分析21

七．主要收获与建议23

八．参考文献23

一．题目：

压床机械设计

二．原理及要求

（1）.工作原理

压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。

图1为其参考示意图，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成，电动机经过减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。

当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在0.75H内无阻力；当在工作行程后0.25H行程时，冲头受到的阻力为F；当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。

在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。

（a）机械系统示意图（b）冲头阻力曲线图

（c）执行机构运动简图

图1压床机械参考示意图

（2）.设计要求

电动机轴与曲柄轴垂直，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有中等冲击，允许曲柄转速偏差为±5％。

要求凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，从动件运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。

（3）.设计数据

表格1设计数据

题号

机构

运动

分析

转速n2（r/min）

距离x1（mm）

距离x2（mm）

140

170

200

135

140

190

150

180

145

160

距离y（mm）

160

180

160

200

140

180

170

175

冲头行程H（mm）

150

180

210

140

150

200

160

190

170

165

上极限角Φ1（°）

120

下极限角Φ2（°）

机构

动态

静力

分析

工作阻力Fmax（N）

4300

4600

4100

4500

4200

3800

4200

4400

4300

4500

连杆3质量m3（kg）

连杆3质心转动惯量Js3（kg·m2）

0.21

0.24

0.28

0.30

0.35

0.38

0.40

0.42

0.46

0.33

滑块6质量m6（kg）

摇杆4质量m3（kg）

摇杆4质心转动惯量Js4（kg·m2）

0.2

0.22

0.24

0.26

0.22

0.3

0.25

0.32

0.28

0.23

凸轮

机构

设计

从动件最大升程H

从动件运动规律

余弦

正弦

等加

等减

余弦

正弦

等加

等减

余弦

正弦

等加

等减

正弦

许用压力角

30°

32°

30°

推程运动角

60°

70°

65°

60°

70°

75°

65°

60°

72°

74°

远休止角

10°

回程运动角

60°

70°

65°

60°

70°

75°

65°

60°

72°

74°

三．机构运动尺寸的确定

已知:

转速n2（r/min）

距离x1（mm）

距离x2（mm）

距离y（mm）

冲头行程H（mm）

上极限角Φ1（°）

下极限角Φ2（°）

135

160

140

120

（1）作图：

1.以O2为原点确定点O4的位置；

2.画出CO4的两个极限位置C1O4和C2O4;

3.取B1，B2使CB=CO4*1/3，并连接B1O2，B2O2;

4.以O2为圆点O2A为半径画圆，与O2B1交于点A1;

5.延长B2O2交圆于A2；

6.取CD=0.3*CO4。

（2）计算：

由题可知CO4=H=140，CB=CO4*1/3=47，O4B=93,CD=0.3*CO4=42;

Δx（O2B1）=Δx（O2B2）=OB*cos（30o）-x1=40.8;

Δy（O2B1）=y+O4B*sin（30o）=206.7;

Δy（O2B2）=y-O4B*sin（30o）=113.4;

O2B1=√[Δx（O2B1）2+Δy（O2B1）2]≈210;

O2B2=√[Δx（O2B1）2+Δy（O2B2）2]≈120;

AB+O2A=O2B1,AB-O2A=O2B2;

可以解得O2A=45，AB=165.

表格2计算结果

符号

单位

方案4

140

165

四．机构的结构分析

９

图2拆杆组

五．机构的运动分析

（1）主动件参数列表分析

对主动件①进行运动分析，调用bark函数，见表3。

表格3

形式参数

gam

实值

r12

0.0

（2）杆组参数列表分析

从与主动件连接的的杆组开始，依次分析对应的杆组及刚体上点的运动参数，直至求出机构全部运动参数。

1.由②③构件组成的RRR杆组进行运动分析见表4

表格4

形式参数

实值

r23

r34

对③构件进行运动分析，调用bark函数，见表5

表格5

形式参数

gam

实值

0.0

r45

0.0

2.④⑤构件组成的RRP杆组进行运动分析，见表6

表格6

形式参数

vr2

ar2

实值

-1

９

r56

&r2

&vr2

&ar2

4.调用bark函数，求７点的运动参数，见表7

表格7

形式参数

gam

实值

0.0

r23/2

0.0

5.调用bark函数，求８点的运动参数，见表8

表格8

形式参数

gam

实值

0.0

r45/2

0.0

3）编写主程序并运行

１.主程序

#include"stdio.h"

#include"subk.c"

main（）

{

staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;

staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370];

staticintic;

doubler12,r23,r34,r45,r56,r48;

doublepi,dr;

doubler2,vr2,ar2;

inti;

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;

t[6]=90.0;w[6]=0.0;e[6]=0.0;w[1]=9.21;e[1]=0.0;del=5.0;

p[1][1]=0.0;

p[1][2]=0.0;

p[4][1]=0.04;

p[4][2]=0.16;

p[9][1]=-0.095;

p[9][2]=0.0;

pi=4.0*atan（1.0）;

dr=pi/180.0;

t[6]=90.0*dr;

printf（"\nTheKinematicParametersofPoint6\n"）;

printf（"NoTHETA1S6V6A6W3E3\n"）;

printf（"degmm/sm/s/sW3E3\n"）;

if（（fp=fopen（"filel","w"））==NULL）

{

printf（"Can'topenthisfile.\n"）;

exit（0）;

}

fprintf（fp,"\nTheKinematicParametersofPoint6\n"）;

fprintf（fp,"NoTHETA1S6V6A6W3E3\n"）;

fprintf（fp,"degmm/sm/s/sW3E3\n"）;

ic=（int）（360.0/del）;

for（i=0;i<=ic;i++）

{

t[1]=（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",i+1,t[1]/dr,p[6][2],vp[6][2],ap[6][2],w[3],e[3]）;

fprintf（fp,"\n%2d%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t[1]/dr,p[6][2],vp[6][2],ap[6][2],w[3],e[3]）;

pdraw[i]=p[6][2];

vpdraw[i]=vp[6][2];

apdraw[i]=ap[6][2];

if（（i%16）==0）{getch（）;}

}

fclose（fp）;

getch（）;

}

2.运行结果

以del=15°得出的数据

TheKinematicParametersofPoint6

THETA1

deg

m/s

m/s/s

0.081

0.522

5.019

-3.873

-29.334

0.097

0.656

4.197

-4.683

-26.88

0.118

0.747

1.992

-5.336

-17.473

0.139

0.761

-1.164

-5.564

3.609

0.16

0.678

-4.669

-5.024

35.402

0.177

0.494

-8.272

-3.575

64.518

0.187

0.221

-10.475

-1.543

74.679

105

0.189

-0.07

-9.454

0.483

65.524

120

0.184

-0.298

-6.507

2.11

48.509

135

0.173

-0.445

-4.006

3.25

32.15

150

0.159

-0.536

-2.519

3.968

18.966

165

0.143

-0.593

-1.534

4.355

8.589

180

0.126

-0.622

-0.442

4.474

0.001

195

0.108

-0.614

1.03

4.363

-7.645

210

0.091

-0.562

2.654

4.044

-14.784

225

0.076

-0.467

3.91

3.528

-21.329

240

0.065

-0.347

4.401

2.842

-26.691

255

0.057

-0.224

4.121

2.029

-30.116

270

0.052

-0.116

3.463

1.152

-31.293

285

0.05

-0.026

2.964

0.267

-30.738

300

0.05

0.057

2.95

-0.59

-29.509

315

0.053

0.147

3.409

-1.414

-28.59

330

0.059

0.253

4.127

-2.223

-28.49

345

0.068

0.381

4.805

-3.04

-29.074

360

0.081

0.522

5.019

-3.873

-29.334

（4）运动图像分析

可作出del=5°时6点的位置、速度加速度图像

以及③构件的角速度及角加速度

六、机构的动态静力分析

（1）参数列表分析

①将机构按主动件及杆组进行分解

②从主动件开始，依次对各杆组进行运动分析

③在进行运动分析之后，计算各构件的惯性力及惯性力矩，见表10

表格10

构件号

变量

②

③

⑤

质心

质量

绕质心轴的J

0.30

0.26

④从外力已知的杆组开始，调用rrpf函数，求D点、C点的运动副反力。

对移动副中力的作用点，位置未知，赋予新点号11。

见表11

表格11

形式参数

ns1

ns2

nn1

nn2

nexf

实值

调用rrrf函数，对构件②③进行分析，见表12

表格12

形式参数

ns1

ns2

nn1

nn2

nexf

实值

调用barf函数，求O2点运动副反力及力矩，见表13

表格13

形式参数

ns1

nn1

实值

&tb

（2）编写主程序及子程序

#include"stdio.h"

#include"subk.c"

#include"math.h"

#include"subf.c"

main（）

{

staticdoublep[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;

staticdoublet[10],w[10],e[10],pdraw[370],vpdraw[370],apdraw[370],tbdraw[370],tb1draw[370];

staticdoublesital[370],fr1draw[370],sita2[370],fr2draw[370],sita3[370],fr3draw[370],fr3,bt3;

staticdoublefr[20][2],fe[20][2],tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,we1,we2,we3,we4,we5,P;

staticintic;

doubler12,r23,r27,r34,r45,r56,r48;

doublepi,dr;

doubler2,vr2,ar2;

inti;

FILE*fp;

char*m[]={"p","vp","ap","tb","tb1","fr1","","fr2"};

sm[1]=0.0;

sm[2]=70.0;

sm[3]=60.0;

sm[4]=0.0;

sm[5]=40.0;

sj[1]=0.0;

sj[2]=0.30;

sj[3]=0.26;

sj[4]=0.0;

r12=0.045;

r23=0.165;

r27=0.0825;

r34=0.093;

r45=0.140;

r56=0.042;

r48=0.070;

t[6]=90.0;w[6]=0.0;e[6]=0.0;w[1]=9.21;e[1]=0.0;del=5.0;

p[1][1]=0.0;

p[1][2]=0.0;

p[4][1]=0.04;

p[4][2]=0.16;

p[9][1]=-0.095;

p[9][2]=0.0;

pi=4.0*atan（1.0）;

dr=pi/180.0;

t[6]=90.0*dr;

printf（"\nTheKineto-staticAnalysisofasix-barLinkase\n"）;

printf（"NoHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1\nP"）;

printf（"degNradianNradianN.mN.mW"）;

if（（fp=fopen（"file1","w"））==NULL）

{

printf（"Can'topenthisfile.\n"）;

exit（0）;

}

fprintf（fp,"\nTheKineto-staticAnalysisofasix-barLinkase\n"）;

fprintf（fp,"NoHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1\nP"）;

fprintf（fp,"degNradianNradianN.mN.mW"）;

ic=（int）（360.0/del）;

for（i=0;i<=ic;i++）

{

t[1]=（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,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（fr[1][1]*fr[1][1]+fr[1][2]*fr[1][2]）;

bt1=atan2（fr[1][2],fr[1][1]）;

fr4=sqrt（fr[4][1]*fr[4][1]+fr[4][2]*fr[4][2]）;

bt4=atan2（fr[4][2],fr[4][1]）;

we2=-（ap[7][1]*vp[7][1]+（ap[7][2]+9.81）*vp[7][2]）*sm[2]-e[2]*w[2]*sj[2];

we3=-（ap[8][1]*vp[8][1]+（ap[8][2]+9.81）*vp[8][2]）*sm[3]-e[3]*w[3]*sj[3];

extf（p,vp,ap,t,w,e,6,fe）;

we5=-（ap[6][2]+9.81）*vp[6][2]*sm[5]+fe[6][2]*vp[6][2];

tb1=-（w

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