壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-壓床機(jī)構(gòu)受力分析

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1、 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 題目： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 年級(jí)專業(yè) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 教師職稱 目錄 一. 設(shè)計(jì)要求------------------------------------------------------1 1. 壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介---------------------------------------------------1 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容--

2、-----------------------------------------------------1 (1) 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折------------------------------------------2 (2) 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析--------------------------------------------3 (4) 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)--------------------------------------------------3 二．壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì): -------------------------------------------

3、---4 1. 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析---------------------------------------4 (1) 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖------------------------------------------------4 (2) 長(zhǎng)度計(jì)算------------------------------------------------------4 (3) 機(jī)構(gòu)位運(yùn)動(dòng)速度分析---------------------------------------------5 (4) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析--------------------------

4、------------------6 (5) 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析----------------------------------------------8 三．凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------11 四．飛輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------12 5． 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------12 6． 心得體會(huì)-----------------

5、------------------------------------14 7． 參考---------------------------------------------------------15 一、壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 1.壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 圖9—6所示為壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。其中，六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器的三對(duì)齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運(yùn)動(dòng)。為了減小主軸的速度波動(dòng)，在曲軸A上裝有飛輪，在曲柄軸的另一端裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副用的油泵凸輪。

6、 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折 已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值 CE／CD、EF／DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。 要求：設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu) , 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)1～2個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面的動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在l號(hào)圖紙上。 （2）機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 已知：各構(gòu)件的重量G及其對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（略去不計(jì))，阻力線圖(圖9—7)以及連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析中所得的結(jié)果。 要求：確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)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

7、運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上。 （3）凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知：從動(dòng)件沖程H，許用壓力角[α]．推程角，遠(yuǎn)休止角，回程角，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。 要求：按[α]確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸．求出理論廓 線外凸曲線的最小曲率半徑ρ。選取滾子半徑r，繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在2號(hào)圖紙上 二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 符號(hào) 單位 方案3 70 200 310 60 120 210 1/2

8、 1/4 90 1/2 1/2 11 32 20 6 設(shè)計(jì)內(nèi)容 連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 符號(hào) 從動(dòng)件加速度規(guī)律 單位 方案3 1600 1040 840 1.35 0.39 11000 1/30 19 30 65 35 75 正弦 1、 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分 （1） 長(zhǎng)度計(jì)算： 已知： 由條件可得： △等邊三角形

9、 △ △ △△ △ 在三角形△ADC和△ ∴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

10、 DS3 EF 69.015mm 314.425mm 157.2125mm 140mm 210mm 105mm 52.5mm （3） 位置8機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析： 已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時(shí)針 = = 9.4250.069015=0.650m/s = + 大小 ? 0.65 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 選取比例尺=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形 ＝ ＝0.01x60=0.600m

11、/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 (逆時(shí)針) ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時(shí)針) ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時(shí)針) 項(xiàng)目 數(shù)值 0.650 0.600 0.900 0.880 0

12、.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.809 單位 m/s Rad/s 位置8機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析： ==9.42520.069015=6.130m/s2 ==0.57220. 314425=0.103m/s2 ==4.29020.14=2.577m/s2 ==3.80920.0525=0.762m/s2 =+ = + + 大?。?？ √ ？ √ ？ √ 方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B 選取比例尺=0.01 (mm/s2)/mm

13、,作加速度多邊形圖 ==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 /0.314

14、425=9.859 m/s2 = /=1.900/0.14=13.571 m/s2 項(xiàng)目 數(shù)值 6.130 3.300 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571 單位 m/s rad/s （4） 位置5運(yùn)動(dòng)速度分析 已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時(shí)針 = = 9.4250.069015=0.650m/s = + 大小 ? 0.65 ? 方向 ⊥CD

15、 ⊥AB ⊥BC 選取比例尺=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形 ＝ ＝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 (逆時(shí)針) ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時(shí)針) ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時(shí)

16、針) 項(xiàng)目 數(shù)值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.809 單位 m/s Rad/s 位置5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析： ==9.42520.069015=6.130m/s2 ==0.57220. 314425=0.103m/s2 ==4.29020.14=2.577m/s2 ==3.80920.0525=0.762m/s2 =+ = + + 大?。?？ √ ？ √

17、 ？ √ 方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B 選取比例尺=0.01(m/s2)/mm,作加速度多邊形圖 ==0.01330=3.300m/s2 ==0.01500=5.000m/s2 = =0.01310=3.100m/s2 ==0.01190=1.900m/s2 = + + 大小： ? √ √ ? 方向： √ √ 　F→E ⊥EF ==0.01320=3.200m/s2 ==0.01320=4.2

18、00m/s2 ==0.01250=2.500m/s2 = /=3.100 /0.314=9.859 m/s2 = /=1.900/0.14=13.571 m/s2 項(xiàng)目 數(shù)值 6.130 3.300 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571 單位 m/s rad/s （5）機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 G2 G3 G5 方案Ⅲ 1600 1040 840 11000 1.35 0.39 單位 N Kg.m2

19、1）．各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩： FI2==16004.200/9.8=685.7N（與方向相反） =/g=10402.500/9.8=265.3N（與方向相反） = /g=8403.200/9.8=274.3N（與方向相反） Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程） ==1.359.859=13.3N.m （順時(shí)針） ==0.3913.571=5.3N.m （逆時(shí)針） = /=13.310/685.7141000=19.4mm = =5.293/265.31000=19.951mm 2）．計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作用力 (1)分析構(gòu)件5 對(duì)構(gòu)件5進(jìn)行力的分析

20、，選取比例尺 =20N/mm，作其受力圖 構(gòu)件5力平衡：=0 則= 1140.0N；=160.0N （方向相反） (2)對(duì)構(gòu)件2受力分析 對(duì)構(gòu)件2進(jìn)行力的分析，選取比例尺 =20N/mm，作其受力圖 桿2對(duì)B點(diǎn)求力矩，可得： 864.222120.2776+16001.6873- 314.425=0 Ft32= 339.1786N 桿2對(duì)點(diǎn)求力矩，可得： 157.2125-864.22211.0243-339.1786157.2125=0 =399.781N (3) 對(duì)構(gòu)件3受力分析 對(duì)構(gòu)

21、件2進(jìn)行力的分析，選取比例尺 =0.05mm/N，作其受力圖 桿3對(duì)點(diǎn)C求 140-572.60417.153-365.24234.3066+ *COS15*17=0 =77.6N 構(gòu)件3力平衡：+ +++++=0 則 =2401.0N ；=172.1N 構(gòu)件2力平衡： 則 =1752.458N ；=1798.258N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩 ==1798.258N. Mb=* L =1798.25867.32190.001=121.062N.m（逆時(shí)針） 項(xiàng)目

22、數(shù)值 685.714 265.306 274.286 13.310 5.293 40.68 172.1 77.6 單位 N N.m N 項(xiàng)目 Fn12 Ft12 Fn23 Ft23 F34 F45 F65 F61 數(shù)值 3575.0 38.68 2401.0 298.9 1140.0 1140.0 160.0 3575.0 單位 N 三、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 符號(hào) h [α] δ δ＇ 單位 mm （0） 方案3 19 30 65 35 75 有基圓半徑R0=40mm e=8mm 滾子半徑

23、R=8mm 在推程過(guò)程中：由a=2πhω2 sin(2πδ/)/得 當(dāng)δ0 =650時(shí)，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過(guò)程為加速推程段, 當(dāng)δ0 =650時(shí),且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過(guò)程為減速推程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=h [(δ/) -sin(2πδ/)/(2π)] 在回程階段，由a=-2πhω2 sin(2πδ/)/ 得 當(dāng)δ0’ =750時(shí)，且00<δ<37.50,則有a<=0,即該過(guò)程為減速回程段, 當(dāng)δ0’ =750時(shí),且δ>=37.50, 則有a>=0,即該過(guò)程為加速回程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=h[1-(δ/)+sin(2πδ/) /(2π

24、)] 當(dāng)δ0 =650時(shí)，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過(guò)程為加速推程段, 當(dāng)δ0 =650時(shí),且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過(guò)程為減速推程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=h [(δ/) -sin(2πδ/)/(2π)] δ 00 50 100 150 200 250 300 350 S 0 0.06 0.43 1.38 3.02 5.30 8.05 10.95 單位 (mm) δ 400 450 500 55 600 650 S 13.70 15.98 17.62 18.57 18.94 19.00 單位

25、 (mm) δ 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 S 19.00 18.96 18.71 18.08 16.94 15.29 13.18 10.76 δ 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 S 8.24 5.82 3.71 2.06 0.92 0.04 0 0 單位 (mm) 四、飛輪設(shè)計(jì) Mb 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 N．m -28.6 -51.3

26、 -63.5 -37.6 -71.6 -50.0 -9.4 -1.1 45.4 0.52 51.5 -160.4 將各點(diǎn)的平衡力矩（即等效阻力矩）畫在坐標(biāo)紙上，如下圖所示，平衡力矩所做的功可通過(guò)數(shù)據(jù)曲線與橫坐標(biāo)之間所夾面積之和求得。依據(jù)在一個(gè)工作周期內(nèi)，曲柄驅(qū)動(dòng)力矩（設(shè)為常數(shù)）所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驅(qū)動(dòng)力矩Md（常數(shù)）。在圖紙中，橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，一個(gè)周期為2π，將一個(gè)周期分為36等份；縱坐標(biāo)軸為力矩。 ②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，以曲柄的平均力矩為分界線，求出各區(qū)段盈虧功如下： Δ Δ Δ

27、 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 由此得到Δ=Δ=4429.004 Δ = 1495.84 kg. 五、 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知:齒輪,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)，齒輪與曲柄共軸。 由于其中一齒輪齒數(shù)小于17，要避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)，必要增大其中心距， 取a’=130mm,求得’=21,142 經(jīng)計(jì)算后取變位系數(shù) ： x5=0.393 mm > Xmin5=0.3529 mm x6=-0.222 mm > Xmin6=-0.8824 mm 分度圓直徑：

28、 d=m* Z=66.0mm d=m* Z=192.0mm 基圓直徑： d= d*cos=62.024mm d= d*cos= db6=180.433mm 齒厚： S=（）*m= 10.961mm S=（）*m= 8.628 mm 齒頂高： h=（h+x）*m=8.329mm h=（h+x）*m = 4.642mm 齒底高： h=（ h+c- x）*m=4.62mm h=（ h+c- x）*m=8.829mm 齒頂圓直徑和齒底圓直徑： d= d+ 2h=83.618mm d= d-2h=56.675mm d= d+2h=200.325 mm d= d-2h

29、=173.382mm 重合度: =1.390 六、心得體會(huì) 通過(guò)課程設(shè)計(jì)學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)會(huì)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。 七、參考書籍 1.孫恒,陳作模，葛文杰，《機(jī)械原理》（第七版）.高等教育出版社，2006-5-1. 2.劉鴻文《材料力學(xué)》（第五版）.高等教育出版社，2011-1-1. 3.王湘江，何哲明《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.中南大學(xué)出版社，2011-12-1.