壓床機構設計-壓床機構受力分析

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1、 課 程 設 計 說 明 書 題目： 機械原理課程設計 二級學院 年級專業(yè) 學 號 學生姓名 指導教師 教師職稱 目錄 一. 設計要求------------------------------------------------------1 1. 壓床機構簡介---------------------------------------------------1 2. 設計內容--

2、-----------------------------------------------------1 (1) 機構的設計及運動分折------------------------------------------2 (2) 機構的動態(tài)靜力分析--------------------------------------------3 (4) 凸輪機構設計--------------------------------------------------3 二．壓床機構的設計: -------------------------------------------

3、---4 1. 連桿機構的設計及運動分析---------------------------------------4 (1) 作機構運動簡圖------------------------------------------------4 (2) 長度計算------------------------------------------------------4 (3) 機構位運動速度分析---------------------------------------------5 (4) 機構運動加速度分析--------------------------

4、------------------6 (5) 機構動態(tài)靜力分析----------------------------------------------8 三．凸輪機構設計-------------------------------------------------11 四．飛輪機構設計-------------------------------------------------12 5． 齒輪機構設計-------------------------------------------------12 6． 心得體會-----------------

5、------------------------------------14 7． 參考---------------------------------------------------------15 一、壓床機構設計要求 1.壓床機構簡介 圖9—6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。

6、 2.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1～2個位置的速度多邊形和加速度多邊形、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(曲柄1和連桿4的重力和轉動慣量（略去不計)，阻力線圖(圖9—7)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

7、運動分析的圖樣上。 （3）凸輪機構構設計 已知：從動件沖程H，許用壓力角[α]．推程角，遠休止角，回程角，從動件的運動規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。 要求：按[α]確定凸輪機構的基本尺寸．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，繪制凸輪實際廓線。以上內容作在2號圖紙上 二、壓床機構的設計 設計內容 連桿機構設計及運動分析 齒輪機構設計 符號 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 設計內容 連桿機構的動態(tài)靜力分析及飛輪機構設計 凸輪機構設計 符號 從動件加速度規(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、 連桿機構的設計及運動分 （1） 長度計算： 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機構運動速度分析： 已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時針 = = 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 (逆時針) ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時針) ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時針) 項目 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機構運動加速度分析： ==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?。? ? √ √ ? 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運動速度分析 已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時針 = = 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 (逆時針) ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時針) ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時

16、針) 項目 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機構運動加速度分析： ==9.42520.069015=6.130m/s2 ==0.57220. 314425=0.103m/s2 ==4.29020.14=2.577m/s2 ==3.80920.0525=0.762m/s2 =+ = + + 大小： ？ √ ？ √

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?。? ? √ √ ? 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）機構動態(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 （順時針） ==0.3913.571=5.3N.m （逆時針） = /=13.310/685.7141000=19.4mm = =5.293/265.31000=19.951mm 2）．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

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

21、件2進行力的分析，選取比例尺 =0.05mm/N，作其受力圖 桿3對點C求 140-572.60417.153-365.24234.3066+ *COS15*17=0 =77.6N 構件3力平衡：+ +++++=0 則 =2401.0N ；=172.1N 構件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（逆時針） 項目

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、凸輪機構設計 符號 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 在推程過程中：由a=2πhω2 sin(2πδ/)/得 當δ0 =650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段, 當δ0 =650時,且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段 所以運動方程S=h [(δ/) -sin(2πδ/)/(2π)] 在回程階段，由a=-2πhω2 sin(2πδ/)/ 得 當δ0’ =750時，且00<δ<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段, 當δ0’ =750時,且δ>=37.50, 則有a>=0,即該過程為加速回程段 所以運動方程S=h[1-(δ/)+sin(2πδ/) /(2π

24、)] 當δ0 =650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段, 當δ0 =650時,且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段 所以運動方程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、飛輪設計 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2π，將一個周期分為36等份；縱坐標軸為力矩。 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、 齒輪機構設計 已知:齒輪,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪與曲柄共軸。 由于其中一齒輪齒數(shù)小于17，要避免產生根切現(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 經計算后取變位系數(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 通過課程設計學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正學會，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，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，《機械原理》（第七版）.高等教育出版社，2006-5-1. 2.劉鴻文《材料力學》（第五版）.高等教育出版社，2011-1-1. 3.王湘江，何哲明《機械原理課程設計指導書》.中南大學出版社，2011-12-1.