機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書院系：機(jī)電工程學(xué)院班級(jí):機(jī)械XXX班學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)老師:一、設(shè)計(jì)題目壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)二、工作原理壓床機(jī)械是由六桿機(jī)構(gòu)中的沖頭（滑塊）向下運(yùn)動(dòng)來沖壓機(jī)械零件的。圖1為其參考示意圖，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置（齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)六桿機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過連桿、搖桿帶動(dòng)滑塊克服阻力F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行程時(shí)，沖頭受到的阻力為F；當(dāng)沖頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，為空回行程，無阻力。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)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。三、設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有中等沖擊，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為5。要求凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值之內(nèi)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律見設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按0.95計(jì)算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。四、原始數(shù)據(jù)見下表導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析轉(zhuǎn)速n2 (r/min)95距離x1 (mm)50距離x2 (mm)140距離y (mm)160沖頭行程H (mm)150上極限角 1 ()120下極限角2()60導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析工作阻力Fmax(N)4300連桿3質(zhì)量m3 (kg)60連桿3質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js3 (kg m2)0.21滑塊6質(zhì)量m6 (kg)34搖桿4質(zhì)量m3 (kg)40搖桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js4 (kg m2)0.2凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)從動(dòng)件最大升程H20從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦許用壓力角 30推程運(yùn)動(dòng)角 60遠(yuǎn)休止角 10回程運(yùn)動(dòng)角 60五、 內(nèi)容及工作量1、 根據(jù)壓床機(jī)械的工作原理，擬定執(zhí)行機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)），并進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析。2、 根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸, lCB=0.5lBO4，lCD=(0.250.35)lCO4。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟寫在設(shè)計(jì)說明書中。3、 連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。分析出滑塊6的位移、速度、加速度及搖桿4的角速度和角加速度。4、 連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。求出最大平衡力矩和功率。5、 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸（基圓半徑ro、偏距e和滾子半徑rr），并將運(yùn)算結(jié)果寫在說明書中。畫出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線。6、 編寫設(shè)計(jì)說明書一份。應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算過程等。六、設(shè)計(jì)計(jì)算過程1. 壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)（六桿機(jī)構(gòu)）的設(shè)計(jì)根據(jù)給定的數(shù)據(jù)，利用autocad繪制出當(dāng)搖桿擺到兩極限位置時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖3）。圖3 搖桿擺到兩極限位置時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖由圖3可知，因?yàn)椋磯侯^的行程H）,而三角形為等邊三角形，可推出四邊形為平行四邊形，則則，由，則 ,則,在三角形中，由得出=113.7，同理可得=210.8,所以, ，所以得到四條桿長(zhǎng)=48.55，=162.3，利用上述求得的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度，利用一款四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析軟件（圖4），輸入四桿的桿長(zhǎng)后可以得到：行程速比系數(shù)K=(180+)/(180-)得，K=1.105，搖桿的擺角 =60。圖4 四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖5 搖桿的角位移曲線圖6 搖桿的角速度曲線圖7 搖桿的角加速度曲線下面分析當(dāng)搖桿分別擺到兩極限位置時(shí)，滑塊的速度及加速度。原始數(shù)據(jù)要求，桿件2的轉(zhuǎn)速n=80r/min，則其角速度為：= rad/s=8.38 rad/s點(diǎn)A的線速度V= l=0.41 m/s用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作出以下兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形 。（1）上極限位置 1）此時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖8所示。圖8 搖桿擺到上極限位置時(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2)速度分析V= V+V 因?yàn)閂=0，所以V= V =0.41m/s 方向垂直O(jiān)A3)加速度分析a = a + a= a + a + a 方向 大小 0 ？ ？a= l=8.38*48.55mm/s=3.41m/s a= V/l=1.04 m/s測(cè)得<a=50，<b=40所以 a*cosb= a + a得 a=5.81 m/s 所以a=5.81 m/s又因?yàn)?a/a=BO/CO=0.67所以 a=8.67 m/s測(cè)出<2=60， <1=71-60=11對(duì)y軸投影得：0=-asin<1 + asin<2對(duì)x軸投影得：a= acos<1 + acos<2解得a=1.91 m/s a=9.47 m/s（2）下極限位置1）此時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖9所示。圖9 搖桿擺到下極限位置時(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2)速度分析V= V+V 因?yàn)閂=0，所以V= V=0.41m/s 方向垂直O(jiān)A3)加速度分析a = a + a= a + a + a 方向 大小 0 ？ ？a= l=8.38*48.55mm/s=3.41m/s a= V/l=1.04 m/s測(cè)得<1=12 <2=12所以,向y軸投影，有：-a*cos<1= a- a 得：a=-2.42.m/s 所以a=-2.42 m/s又因?yàn)閍/a=BO4/CO4=0.67所以a=-3.62 m/sa= a+ a+ a方向 大小 ？ 0 ？對(duì)x軸投影：acos30= a+ a對(duì)y軸投影：- asin30=0解得a=0 m/s a=3.62 m/s2設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，確定凸輪基本尺寸(1)余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程時(shí)的速度方程為 V=hwsin()/（2）回程時(shí)的速度方程為 V=-hwsin()/ （）(2)確定基圓半徑由BE=OP=V/W,得到許多BE的值，它們等于與新建中心軸的距離，再用光滑的曲線連接各斷點(diǎn)，基圓半徑為凸輪最低點(diǎn)與兩邊極限直線夾角的交點(diǎn)的連線長(zhǎng)度具體過程：凸輪推程時(shí),BE=OP=V/W=V=hsin()/（2）,則當(dāng)=0 、70時(shí)，BE=0 當(dāng)=7 時(shí)，BE=7.9 當(dāng)=14 時(shí)，BE=15.1 當(dāng)=21 時(shí)，BE=20.8當(dāng)=28 時(shí)，BE=24.5 當(dāng)=35 時(shí)，BE=25.7當(dāng)=42 時(shí)，BE= 24.5 當(dāng)=49 時(shí)，BE=20.8同理，凸輪回程時(shí)，BE=OP=V/W =-hsin()/ （）當(dāng)=0、60時(shí)，BE=0 當(dāng)=6時(shí)，BE=9.3 當(dāng)=12時(shí)，BE=17.6 當(dāng)=18時(shí)，BE=20.9當(dāng)=24時(shí)，BE=28.5 當(dāng)=30時(shí)，BE=30當(dāng)=36時(shí)，BE=28.5 當(dāng)=42時(shí)，BE=20.9最后繪制出圖形，測(cè)得基圓半徑為r=39.54mm由確定基圓半徑的公式r代入一個(gè)特殊值，得出兩個(gè)式子：r，及 r由兩式相減得 e=7.7 mm(3)利用幾何法繪制凸輪輪廓曲線步驟：1) 根據(jù)基圓半徑和偏心距畫出部分。2) 將基圓的一部分70角五等分，作為推程的部分，再以10和60分別畫遠(yuǎn)休和回程的部分。3) 再過各等分線與基圓的交點(diǎn)做該偏置圓的切線。4) 利用反轉(zhuǎn)法原理畫該凸輪的輪廓曲線。5) 畫滾子半徑圓（圓心繞著凸輪的工作輪廓線）。R1=0.2 r=7.9mm。六、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)對(duì)于機(jī)械原理,我對(duì)其一直表示很害怕,因?yàn)槲衣爩W(xué)長(zhǎng)學(xué)姐說機(jī)械原理這門課很難學(xué)，很多人都掛在這上面了。因此，我在平時(shí)花費(fèi)在機(jī)械原理的時(shí)間也比其他課多很多，期末考試成績(jī)也不錯(cuò)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)這是我入大學(xué)的一次做課程設(shè)計(jì)。開始我不知道什么是課程設(shè)計(jì)，因此有些茫然和不知所措，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時(shí)完成了設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)很深，也學(xué)到了很多新東西?！凹埳系脕斫K覺淺，覺知此事要躬行”，不經(jīng)過實(shí)踐，我們又怎么能將書里的知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系在一起。在這次課程設(shè)計(jì)中，充分利用了所學(xué)的機(jī)械原理知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和運(yùn)動(dòng)分析，選用合理的分析方案，從而設(shè)計(jì)出比較合理的機(jī)構(gòu)來。這次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們把自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去，設(shè)計(jì)一些對(duì)社會(huì)有用的機(jī)構(gòu)，也讓我們深刻體會(huì)到團(tuán)體合作的重要性，因?yàn)樵谝院蟮膶W(xué)習(xí)和工作中，但靠我們自己個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須積聚大家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。通過這次試驗(yàn)我才親身體會(huì)到自己學(xué)的知識(shí)與實(shí)際動(dòng)手之間還有一定的差距。首先在畫圖方面，如何布局才能使圖讓人清晰易懂，不顯得空曠和不浪費(fèi)紙張。其實(shí)要事先想好在哪一部分畫什么，并確定相應(yīng)的比例尺。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力的分析的時(shí)候，首先要確定各桿的運(yùn)動(dòng)方向，再確定其受力方向。在畫圖的時(shí)候要力求精確，只有這樣才能使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差不大。在畫圖的過程中，間接的幫我們復(fù)習(xí)了以前的知識(shí)，比如機(jī)械制圖，理論力學(xué)等。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一個(gè)基礎(chǔ)，我相信，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候不再會(huì)象現(xiàn)在這么茫然了，也一定能做好它。l 參考文獻(xiàn)1.孫恒，陳作模，葛文杰主編.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，20062.濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2007電子版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)R2.03.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 龔溎義 羅圣國(guó) 李平林 張力乃 黃少顏 編 龔溎義 主編高等教育出版社 1990年4月第二版4.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè) 龔溎義 潘沛霖 陳秀 嚴(yán)國(guó)良 編 龔溎義 主編 （哈爾濱工業(yè)大學(xué)）高等教育出版社 1989年5月第三版