機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)壓床機(jī)構(gòu)

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1、湖南科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓 名：學(xué)院：專業(yè)及班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2013 年1 月 10日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書系 主 任：期：機(jī)電學(xué)院 機(jī)制 系學(xué)生班級(jí)： 2010材成1、2、3 班設(shè)計(jì)目的：在學(xué)習(xí)和了解機(jī)械的通用構(gòu)件和機(jī)械運(yùn)行基本原理的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生理論與實(shí)踐相 結(jié)合，深入了解機(jī)械的通用構(gòu)件和機(jī)械運(yùn)行基本原理在工程常見機(jī)械中的應(yīng)用，提高 學(xué)生將機(jī)械原理的基本概念和原理綜合應(yīng)用能力和實(shí)際動(dòng)手能力。學(xué)生提交設(shè)計(jì)期限：在本學(xué)期 2012年12月17日至 2012年 12月21日完成，設(shè)計(jì)必須學(xué)生本人交指導(dǎo)老師評(píng)閱。三、本設(shè)計(jì)參考材料：機(jī)械原理 機(jī)械原理課程指導(dǎo)書四、設(shè)計(jì)

2、題目的選定：參考設(shè)計(jì)題目附后頁(yè)，任選一題。五、設(shè)計(jì)要求：1、查閱相關(guān)資料；2、提出整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；3、詳細(xì)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的原理、組成及參數(shù)等；4、說明設(shè)計(jì)分析的步驟和計(jì)算過程；5、設(shè)計(jì)過程繪制相關(guān)設(shè)計(jì)的 CAD圖紙。六、設(shè)計(jì)成果及處理說明書主要章節(jié)：1設(shè)計(jì)成果（包括說明書、 CAD圖紙等）；2設(shè)計(jì)說明書格式及主要章節(jié)：a. 封面（參照學(xué)院規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)） ；b. 設(shè)計(jì)任務(wù)書（包括選定設(shè)計(jì)題目與要求，可復(fù)?。?；c. 目錄d. 說明書正文；（主要包括系統(tǒng)總體方案分析及參數(shù)確定； ）e. 設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)；f. 參考文獻(xiàn)七、設(shè)計(jì)所得學(xué)分及成績(jī)?cè)u(píng)定：本設(shè)計(jì)單獨(dú)算學(xué)分及成績(jī)：占 1 個(gè)學(xué)分?？己伺c評(píng)分主要分

3、四個(gè)方面：1學(xué)生平時(shí)出勤及工作態(tài)度；2說明書、設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)范與正確程度及獨(dú)立工作能力；3答辯成績(jī)（部分學(xué)生） 。八、 設(shè)計(jì)進(jìn)度與答疑：1、 確定設(shè)計(jì)題目及查閱資料，并確定方案： 12.17 日；2、 虛擬儀器設(shè)計(jì)及撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告： 12.18 日；3、 運(yùn)行調(diào)試檢測(cè)與修改，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告： 12.19 12.20 日；4、 提交設(shè)計(jì)報(bào)告，部分學(xué)生答辯： 12.21 日。學(xué)生簽名：指導(dǎo)老師簽名：學(xué) 號(hào)：日 期： 日 期：目錄1. 設(shè)計(jì)要求 11.1壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介-11 .2設(shè)計(jì)內(nèi)容22- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2凸輪機(jī)構(gòu)

4、設(shè)計(jì) 222壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) : 22.1 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 222 . 1 . 2 長(zhǎng) 度 計(jì) 算機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析73 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 94 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 115 心得體會(huì) 126 參考書籍 131. 設(shè)計(jì)要求1.1 壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介圖所示為壓床機(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 滑塊克服阻力 Fr, 而運(yùn)動(dòng), 曲柄通過連桿，搖桿帶動(dòng)滑塊克服阻力 Q沖壓零件。當(dāng)沖頭向 下運(yùn)動(dòng)時(shí)，為工作行程，沖頭在 0.75H 內(nèi)無阻力；當(dāng)在工作行程后 0.25H 行程

5、時(shí)，沖頭受 到的阻力為 Q，當(dāng)沖頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，為空回行程，無阻力。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。 設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)見表 6-2 。圖 1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 2 凸輪簡(jiǎn)圖圖3 齒輪機(jī)構(gòu) 圖4 阻力線圖1.2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：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 CECD、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) 12 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。已知：各構(gòu)件的重量

6、 G及其對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js（ 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。作圖部分亦畫在運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上已知：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù) ，有動(dòng)態(tài)靜力分析中所得的平衡力矩 My，驅(qū)動(dòng)力矩Ma為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸 A 上。要求：用慣性力法求飛輪動(dòng)慣量 JF.已知：從動(dòng)件沖程 H，許用壓力角 推程角 ，遠(yuǎn)休止角 s，回程角 ，從動(dòng)件 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪與曲柄共軸。min。要求：按 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選取滾子半徑 r

7、 g，繪制凸輪實(shí)際廓線已知：齒數(shù) Z5,Z6 模數(shù) m分度角 齒輪為正常齒制，工作情況為開式齒輪，齒輪與曲柄 共軸。要求：選擇兩輪變位系數(shù) x1,x 2, 計(jì)算此對(duì)齒輪傳動(dòng)的各部分尺寸2. 壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的極限點(diǎn)和中間的位置簡(jiǎn)圖圖 5 機(jī)構(gòu)位置簡(jiǎn)圖長(zhǎng)度計(jì)算表 1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析單位mm（o）mmr/min符號(hào)X1X2yHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE33數(shù)據(jù)70200310601202101/21/4901/21/21. 已知： X170mmX2200mm，Y310mm3 60， 3 120H 210mmCE/CD=1/

8、2, EF/DE=1/4由條件可得； E1DE2=60DE2=DE1DE1E2等邊三角形過D作DJE1E2，交E1E2于J，交 F1F2于H DE1=DE2 E1DE2=60 JDE1=30又 3 60JDI=90HDJ是一條水平線，DHF1F2F1F2E1E2過 F2作 F2KE1E2 過E1作 E1GF1F2，F(xiàn)2KE1G在F2KE2和E1GF1中，KF2GE1，F(xiàn)2E2=E1F1,F1KE1=E2GF2=90F1KE1E2GF2KE2= GF1 E1E2=E2K+KE1, F 1F2=F1G+GF2E1E2=F1F2=HDE1E2是等邊三角形 DE2=F1F2=H=210mm DE=21

9、0mmEF/DE=1/4, CE/CD=1/2EF=DE/4=210/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*210/3=140mm 連接 AD,有 tan ADI=X1/Y=70/310在三角形 ADC和 ADC中，由余弦定理得：AC2= CD2 AD2 2AD.CD cos(1200 ) =383.44mm2 2 0AC1= CD2 AD2 2 AD.CD cos(600 ) =245.41mmAB=(AC2-AC1)/2= 69.015mm BC=(AC1+AC2)/2=314.425mmBS2/BC=1/2DS 3/DE=1/2BS2=BC/2=157.21 mmDS3=DE/2=1

10、05mm由上可得各桿件的長(zhǎng)度：表 2 桿件的長(zhǎng)度表ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.21mm140mm210mm105mm52.5mm2.1.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析已知： n1=90r/min ；機(jī)構(gòu)處于 B，分析速度圖6 機(jī)構(gòu)位置圖n11 ?2rad/s =90?26060=9.425 rad/s逆時(shí)針vB =1l AB = 9.425 0.069015=0.650m/svC=vB +vCb大小 ?0.65 ?方向 CDABBC選取比例尺 v=0.004m/(mm/s) ，作速度多邊形圖7 速度多邊形vC uv pc 0.03/0.05=0.600m/s

11、vCB uv bc 0.009/0.05=0.180m/svE uv pe 0.45/0.05=0.900m/svF uv pf 0.44/0.05=0.880m/svFE uv ef 0.01/0.05=0.200m/svS2 uv ps2 0.031/0.05mm0.620m/svS3 uv ps3 0.022/0.05mm0.440m/svCB2l BC0.18/0.314425=0.572rad/s （逆時(shí)針)3 vC 0.60/0.140=4.290rad/s （ 順時(shí)針） lCD4 vFE 0.20/0.0525=3.809rad/s （順時(shí)針）lEFaB=0.069015=6.1

12、30m/s表 3 速度表項(xiàng)目數(shù)值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s12LAB=9.42522anCB=22LBC=0.5722 0. 314425=0.103m/sanCD=32LCD=4.29020.14=2.577m/s42LEF=3.80920.0525=0.762m/sn t t n c = a CD+ a CD= a B + a CB + a CB大小：？ ？ ？ na FE =方向： ？ C D CD BA BC C B選取比例尺 a=0.04m/ (mm/s 2), 作加速度多邊形圖圖 8 加速度

13、多邊形圖aC=uaaE=ua2p c =0.0033/0.01=3.300m/s 22ta CB=ua=0.031/0.01=3.100m/s 2tat CD= u an c =0.019/0.01=1.900m/s 2aFntEF + a EF大?。悍较颍?FEEFp e =0.05/0.01=5.000m/s 2aF=0.032/0.01=3.200m/sas2=0.042/0.01=4.200m/sas3=0.025/0.01=2.500m/st22= a tCB/L CB=3.100 /0.314425=9.859 m/s 2t23= a tCD/L CD=1.900/0.14=13.

14、571 m/s 2表 4 加速度表項(xiàng)目數(shù)值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.571單位m/s 2rad/s 23、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)表 5 凸輪參數(shù)符號(hào)hs單位mm（0）方案 319306535752).輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.凸輪基本尺寸凸輪的基本參數(shù)如表 6-2 ，因而凸輪的角速度為 w=9.425rad/s 。利用余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī) 律的推程的運(yùn)動(dòng)方程式（ 4-3a） ，回程的運(yùn)動(dòng)方程式（ 4-3b） 可知，當(dāng) =27.5 0時(shí)，從動(dòng)件速度 v 有最大值，且為 v=292.93mm/s因而 e=v/2w=15.5mm 取 e=16mmvhwsin( / 0)/2

15、0a2 2 22hw2 cos( / 0)/2 02(4-3a)sh1 cos( / 0)/2sh1 cos( / 0)/2vhw sin( / 0)/2 ( 4-3b)a22hw2 2 cos( / 0)/2 0再利用公式（ 4-13） 和 （4-12） 可求的凸輪的基圓半徑 r 0=40mm(4-13)22r 0 (ds/d e)/ tan s)2 e2r t 0.4r 0 (4-14)有基圓半徑 R0=40mm e=16mm滾 子半徑 R=8mm 在推程過程中：由 a=2h2 sin(2 / 0)/ 02得當(dāng)0 =65 0時(shí)，且 00=0,即該過程為加速推程段 當(dāng)0 =65 0時(shí),且 =

16、32.5 0, 則有 a=0,即該過程為減速推程段 所以運(yùn)動(dòng)方程 S=h ( /0) -sin(2 / 0)/(2 )2 2 在回程階段，由 a=-2h2 sin(2 / 0)/ 0 2得當(dāng)0 =75 0時(shí)，且 0037.5 0, 則有 a=37.50, 則有 a=0,即該過程為加速回程段 所以運(yùn)動(dòng)方程 S=h1-( / 0)+sin(2 /0) /(2 ) 當(dāng)0 =65 0時(shí)，且 00=0,即該過程為加速推程段 當(dāng)0 =65 0時(shí),且 =32.5 0, 則有 a Xmin 5=0.3529 mmx6=-0.222 mm Xmin 6=-0.8824 mm分度圓直徑：d5=m* Z5 =66.

17、0mmd6=m* Z 6=192.0mm基圓直徑：db5= d 5*cos =62.024mmdb6= d 6*cos = db6=180.433mm齒厚：S5 =( /2 2x* tan )*m= 10.961mmS6=( /2 2x* tan )*m= 8.628 mm齒頂高：ha5=(h*a +x 5 )*m=8.329mmha6=(h*a +x6)*m = 4.642mm 齒底高：h f 5 =( h *a +c* - x 5 )*m=4.62mm h f 6 =( h *a +c* - x 6 )*m=8.829mm 齒頂圓直徑和齒底圓直徑： d a5 = d 5+ 2h a5=83

18、.618mm df5= d 5-2h f 5 =56.675mm da6= d 6 +2h a6 =200.325 mm df6= d 6-2h f 6 =173.382mm 重合度:) =1.3901,2 z5 (tan a5 tan ) z6 (tan a6 tan5心得體會(huì)做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是第一次做課程設(shè)計(jì)，一開始都不知道課程設(shè)計(jì)是什么東西，通過老師的指導(dǎo)已經(jīng)自己的學(xué)習(xí)終于有了自己的思路。在課程設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)從學(xué)習(xí)到運(yùn)用再到實(shí)踐的過程。短短的一周課程設(shè)計(jì)，過的很快卻過得非常忙碌充實(shí)，學(xué)到了很多東西。課程設(shè)計(jì)綜合性非常強(qiáng)，做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械原理課理論知識(shí)、理論力學(xué)理 論知識(shí)、

19、CAD計(jì)算機(jī)繪圖，做課程設(shè)計(jì)把以前所學(xué)的這些知識(shí)重新溫習(xí)了一遍。要做好這一 門課程設(shè)計(jì)，就必須學(xué)會(huì)聯(lián)系并綜合運(yùn)用這些知識(shí)，還要適當(dāng)?shù)娜ゲ殚喴恍┢渌馁Y料。做 完課程設(shè)計(jì)最大的收獲就是我覺得 CAD熟練多了，許多以前沒有掌握的技巧現(xiàn)在學(xué)會(huì)了。相 當(dāng)于把以前學(xué)過的內(nèi)容深一層地復(fù)習(xí)了一遍，知識(shí)的運(yùn)用更靈活了。 在課程設(shè)計(jì)中我深深地體會(huì)到我們學(xué)習(xí)中的許多不足之處。首先學(xué)習(xí)知識(shí)太過于散亂，各科 內(nèi)容很少有機(jī)會(huì)聯(lián)系結(jié)合起來， 更是也很少有機(jī)會(huì)讓我們?nèi)?shí)踐， 去把這些知識(shí)運(yùn)用到一起， 做成一個(gè)實(shí)際有意義的作品出來。再者我們的課程經(jīng)常學(xué)完了就不管了，用不了多久就忘得 一干二凈，到畢業(yè)時(shí)甚至有些課程究竟學(xué)到了什么東西都不知道。還有許多學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)、實(shí) 驗(yàn)等實(shí)踐性課程不重視，只重視有考試的課程，實(shí)踐嚴(yán)重不足。我們應(yīng)該把理論用于實(shí)踐， 只有通過實(shí)踐才能創(chuàng)造有價(jià)值的東西。6. 參考文獻(xiàn)1 潘存云，唐進(jìn)元 . 機(jī)械原理 M 湖南：中南大學(xué)出版社， 20112 王湘江 . 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 M 湖南：中南大學(xué)出版社， 20113 劉鴻文 . 理論力學(xué)（第五版） M 北京：高等教育出版社， 20104 劉小年. Auto CAD 計(jì)算機(jī)繪圖基礎(chǔ) M 湖南：湖南大學(xué)出版社， 2010