機械原理課程設(shè)計(壓床設(shè)計)(內(nèi)含CAD圖紙和說明書)
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湖 南 科 技 大 學(xué)課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱: 機械原理課程設(shè)計 學(xué) 生 姓 名: 曾* 學(xué) 院: 機電工程學(xué)院 專業(yè)及班級: 材料成型機控制工程三班 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 2013 年 1 月 9 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書機電學(xué)院 機制 系 系 主 任: 學(xué)生班級:2010材成1、2、3 班 日 期: 2012.12.13一、 設(shè)計目的:在學(xué)習(xí)和了解機械的通用構(gòu)件和機械運行基本原理的基礎(chǔ)上,要求學(xué)生理論與實踐相結(jié)合,深入了解機械的通用構(gòu)件和機械運行基本原理在工程常見機械中的應(yīng)用,提高學(xué)生將機械原理的基本概念和原理綜合應(yīng)用能力和實際動手能力。二、 學(xué)生提交設(shè)計期限:在本學(xué)期2012年12月17日至2012年12月21日完成,設(shè)計必須學(xué)生本人交指導(dǎo)老師評閱。三、 本設(shè)計參考材料:機械原理 機械原理課程指導(dǎo)書四、 設(shè)計題目的選定:參考設(shè)計題目附后頁,任選一題。五、 設(shè)計要求:1、 查閱相關(guān)資料;2、 提出整體系統(tǒng)設(shè)計方案;3、 詳細設(shè)計所設(shè)計機構(gòu)的原理、組成及參數(shù)等;4、 說明設(shè)計分析的步驟和計算過程;5、 設(shè)計過程繪制相關(guān)設(shè)計的CAD圖紙。六、 設(shè)計成果及處理說明書主要章節(jié):1 設(shè)計成果(包括說明書、CAD圖紙等);2 設(shè)計說明書格式及主要章節(jié):a. 封面(參照學(xué)院規(guī)定標準);b. 設(shè)計任務(wù)書(包括選定設(shè)計題目與要求,可復(fù)?。籧. 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)計總結(jié)及體會;f. 參考文獻七、 設(shè)計所得學(xué)分及成績評定:本設(shè)計單獨算學(xué)分及成績:占1個學(xué)分。考核與評分主要分四個方面:1 學(xué)生平時出勤及工作態(tài)度;2 說明書、設(shè)計圖紙的規(guī)范與正確程度及獨立工作能力;3 答辯成績(部分學(xué)生)。八、 設(shè)計進度與答疑:1、 確定設(shè)計題目及查閱資料,并確定方案:12.17日; 2、 虛擬儀器設(shè)計及撰寫設(shè)計報告:12.18日;3、 運行調(diào)試檢測與修改,完成課程設(shè)計報告:12.1912.20日;4、 提交設(shè)計報告,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: 日 期:2013.1.9 日 期: 目 錄1 壓床機構(gòu)簡介32 設(shè)計內(nèi)容42.1 連桿機構(gòu)設(shè)計及運動分析42.3 齒輪機構(gòu)設(shè)計42.2 凸輪機構(gòu)設(shè)計43 連桿機構(gòu)設(shè)計及運動分析53.1 連桿機構(gòu)簡圖53.2 計算連桿長度尺寸63.3 運動速度分析83.4 運動加速度分析104 凸輪機構(gòu)設(shè)計124.1 凸輪參數(shù)計算124.2 繪制凸輪運動線圖145 齒輪機構(gòu)設(shè)計156 課程設(shè)計總結(jié)187 參考文獻19 1 壓床機構(gòu)簡介壓床機構(gòu)是由六桿機構(gòu)中的沖頭(滑塊)向下運動克服阻力來沖壓機械零件的。如圖所示,其執(zhí)行機構(gòu)由連桿機構(gòu)與凸輪機構(gòu)組成,電動機帶動三對車輪轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)速降低,再帶動曲柄轉(zhuǎn)動。曲柄通過連桿帶動滑塊克服負載阻力沖壓零件,從而完成預(yù)定的工作。其工作簡圖如下: 圖1-1 機構(gòu)簡圖 圖1-2 凸 輪沖頭向下運動時為工作行程,如下圖中所示,在0.75H內(nèi)滑塊無阻力,到工作行程后0.25H后沖頭受阻力為Q,沖頭向上時為空回行程,沒有阻力。為了減少整個機構(gòu)在運動中的速度波動,曲柄軸上裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副的油泵凸輪,機構(gòu)運動的阻力線圖及齒輪副的簡圖圖如下:圖1-1 齒輪副圖 圖1-2 阻力線圖2 設(shè)計內(nèi)容2.1 連桿機構(gòu)設(shè)計及運動分析已知:中心距x1、x2、x3、y,構(gòu)件的上下極限偏角為1、2,滑塊沖程H,比值CE/CD、EF/DE,各構(gòu)件中心S的位置及曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速n1。要求:設(shè)計連桿機構(gòu),作出機構(gòu)運動簡圖,根據(jù)要求計算出連桿各構(gòu)件的尺寸,繪制機構(gòu)某個位置的速度多邊形和加速度多邊形,計算出連桿各點的速度、加速度。2.2 凸輪機構(gòu)設(shè)計已知從動件沖程H,許用壓力角,推程運動角,遠休止角s,回程運動角,從動件運動規(guī)律,凸輪與曲柄共軸。要求:按確定凸輪機構(gòu)基本尺寸,求出理論廓線、最小曲率半徑min,選取滾子半徑rg,繪出凸輪實際廓線。2.3 齒輪機構(gòu)設(shè)計已知:齒數(shù)Z5,Z6,模數(shù)m,分度圓壓力角,齒輪為正常齒制,工作情況為正式齒輪,齒輪與曲柄共軸。要求:選擇兩齒輪變位系數(shù)x1,x2,計算此時傳各部分尺寸,繪制齒輪傳動嚙合圖。3 連桿機構(gòu)設(shè)計3.1 繪制連桿機構(gòu)運動簡圖表3-1 連桿機構(gòu)參數(shù)表設(shè)計內(nèi)容連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析單位mm()mm符號X1X2yH數(shù)據(jù)401107060120120單位mm()符號CE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數(shù)據(jù)1/21/4901/21/2根據(jù)以上數(shù)據(jù)可繪制出如下簡圖:圖3-1 連桿機構(gòu)簡圖3.2 計算連桿長度尺寸在結(jié)構(gòu)簡圖中,ABCDEF為連桿機構(gòu)的一般位置圖像,ABCDEF為滑塊處于最上方時的連桿機構(gòu)圖像,ABCDEF為滑塊處于最下方時的連桿機構(gòu)圖像。過D點作DO垂直過曲柄圓心的水平線于O。連接EE,過點E作EM垂直FF于M, 過點E作EN垂直FF于N。因為ODE=60,ODE =120,所以EDE=12060=60,又因為DE=DE,所以DEE是等邊三角形。所以E ED=60又因為OD E=60,所以DO EE因為FF DO, 所以FF EE所以EM=EN,EF=EF,所以EMFENF,所以MFE=NFE,所以四邊形FFEE是平行四邊形。所以EE=FF,又因為EED是等邊三角形,所以DE=EE=H=120mm,又因為EF/DE=1/4, CE/CD=1/2,可算得:CE=40mm,CD=80mm,EF=30mm。連接AD,由勾股定理AD=80.8mm,當(dāng)滑塊處于最上方時AO/BD=x1/y=40/70=arctan30,所以ADO=30,ADC=120 -30=90 ,即ADC為直角三角形所以(AB+BC) 2=AD2+CD2=12900mm, 當(dāng)連桿處于滑塊最下端時,ADC=ODCODA=30 ,由余弦定理,(BCAB)2= AD2+CD22ADCDcos30 , 解方程組和得AB=36.2mm, BC=77.5mm。所以連桿各桿件的尺寸分別為:AB=36.2mm BC=77.5mm CD=80mmCE=40mm EF=30mm3.3 連桿運動速度分析如圖,取滑塊在最低位置時對應(yīng)曲柄位置為1,按曲柄轉(zhuǎn)向,將曲柄圓周分為12等分,畫出12個曲柄位置圖,根據(jù)連桿機構(gòu)圖及相關(guān)尺寸長度關(guān)系可作出滑塊在上極限位置和距上極限位置為0.25H時對應(yīng)的曲柄位置6和10。 圖如下所示: 圖3-1 曲柄位置圖 圖3-2 速度多邊形當(dāng)機構(gòu)位于位置8時,取比例尺Uv=0.005m/smm,根據(jù)簡圖及曲柄位置可作速度多邊形。用|OM|表示圖中M的長度則在CAD圖中可得出|OC|=128.33mm |BC|=41.83mm|OE| 139.76mm |OF| 175.35mm|EF|48.74mm |OS2|135.23mm|OS3|96.88根據(jù)要求,n1=90r/min, = rad/s = =9.425 逆時針 = ABn1 = 9.4250.0775=0.73m/s = + 大小 - 0.73 - 方向CD AB BC 根據(jù)尺寸關(guān)系可算出:Uv |OC|0.005128.33=0.64m/sUv|BC| 0.00541.83=m/sUv|OE| 0.005193.76=m/s Uv|OF| 0.005175.35=0.87m/sUv|EF|0.00548.74=0.24m/sUv|OS2|0.005135.230.67m/sUv|OS3|0.00596.880.48m/s3.4 加速度分析LAB、LBC等表示連桿ABBC的長度,則根據(jù)速度系可以算出B=12LAB=9.425236. 2/1000=3.22m/s2nCB=22LBC=2.7277.5/1000=0.55m/s2nCD=32LCD=8280/1000=5.12m/s2 nFE =42LEF=8230/1000=1.92m/s2= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB大小: - 5.12 - 3.22 - 0.55方向: - CD CD BA BC CB取比例尺為Ur=0.05mm/ms2,作加速度多邊形: 圖3-3 加速度多邊形用|OM|表示圖中M的長度則在CAD圖中可得出|OC|=97.32mm |OE|=153.99mm|BC|=53.736mm |CD|=97.32mm|OF|=81.3mm |OS2|=77.92mm|OS3|=64.88mm根據(jù)加速度多邊形的相關(guān)尺寸可算得:C=Ur|OC|=0.0597.32=4.84m/s2E =Ur|OE|=0.05153.99=7.69m/s2tCD=Ur|BC|=0.0553.736=2.69m/s2 tFE =Ur|CD|=0.0597.32=4.87m/s2F= Ur|OF|=0.0581.3=4.07 m/s2S2= Ur|OS2|=0.0577.92=3.89 m/s2S3= Ur|OS3|=0.0564.88=1.62 m/s24 凸輪機構(gòu)設(shè)計4.1 參數(shù)計算已知凸輪與曲柄同軸,設(shè)計數(shù)據(jù)表如下表4-1 凸輪參數(shù)表設(shè)計內(nèi)容凸輪機構(gòu)的設(shè)計符號hs從動桿加速度規(guī)律單位m數(shù)據(jù)1730603080余弦運動方程為S=hc/0-2cos(2/0),加速度最大時最小,=可求得最小值為40mm。根據(jù)e=max/2R0取基圓半徑R0=40mm,偏心距e=10mm,滾子半徑為10mm,根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:0-60為推程階段,60-90為遠休,90-170為回程階段,170-360為近休。4.2 繪制輪廓圖像用反轉(zhuǎn)法可畫出輪廓圖像,作圖步驟為:作出位移線圖,將位移的橫坐標平均分為12等分,由于0-60為推程階段,60-90為遠休,這些位置輪廓描點比較重要,可再細分為15度一份。根據(jù)已知尺寸,作出基圓,根據(jù)從動件偏置方向和偏距畫出從動件及滾子的起始位置線,由此可知該位置線即為從動件的起始位置。作出偏距圓,該圓與從動件起始位置線相切。自偏距圓從動件起始位置線的切點開始,將偏距圓分成與位移線圖橫坐標相同的等分,找到等分點,過各等分點作偏距圓的切射線,找到與基圓的交點。在上述切射線上,從基圓起向外截取線段,使其長度分別等于位移線圖中橫坐標所分成小段的相應(yīng)高度,這些線段端點代表滾子圓心所在的位置。將各點用光滑的曲線連接起來,即為所設(shè)計的凸輪輪廓曲線。圖形如下,其中與各滾子圓心構(gòu)成的輪廓曲線為理論輪廓曲線,與各滾子相切的輪廓曲線為實際廓線:圖4-1 凸輪輪廓曲線與位移圖像5 齒輪機構(gòu)設(shè)計參數(shù)計算:已知齒輪為正常齒制,工作情況為開式齒輪,齒輪與曲柄共軸,數(shù)據(jù)如下表所示:表5-1 齒輪參數(shù)表設(shè)計內(nèi)容齒輪機構(gòu)的設(shè)計符號Z5Z6m單位mm數(shù)據(jù)1132206由于齒輪Z5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,進行變位。y=( Z5+ Z6) (cos/cos-1) /2a=a+ym=m (Z1+Z2) /2+ym無側(cè)隙傳動方程式 X5+ X6=(inv-inv)( Z5+ Z6)/2tanX5=(17-11)、17=0.353根據(jù)以上方程組可解得變位系數(shù)X6=0.88分度圓直徑 d5=mz5=66mm d6=mz6=192mm基圓直徑 db5= d5cos=62mmdb6= d6cos=180mm齒厚 S5=(/2+25tan)m= 11mmS6=(/2+26tan)m= 9mm齒頂高 ha5=(ha*+X5)m=8.5mmHa6=(ha*+X6)m=4.5mm齒根高 hf5=(ha*+ hc*- X5)m=4.5mmHf6=(ha*+hc*- X6)m=9mm6 課程設(shè)計總結(jié)做機械原理課程設(shè)計是第一次做課程設(shè)計,在課程設(shè)計中充分體現(xiàn)從學(xué)習(xí)到運用再到實踐的過程。學(xué)習(xí)重在學(xué)以致用,在實踐中溫習(xí)、反復(fù)、加強和提高所學(xué)內(nèi)容,使所學(xué)知識更加扎實,融會貫通,綜合運用能力也得到提升。作為大學(xué)生,要學(xué)會把所學(xué)知識運用到實際生產(chǎn)、生活中去,設(shè)計出實用的產(chǎn)品,這才是我們學(xué)習(xí)的最終目標所在。短短的一周課程設(shè)計,卻過得非常忙碌充實。開始做課程設(shè)計時完全不知所措,不得不查資料、去圖書館、找老師,弄清楚課程設(shè)計該怎么做之后才可以自己獨立鉆研。構(gòu)思好課程設(shè)計的大致框架,寫提綱,打草稿。一步一步按要求做下去。到最后發(fā)現(xiàn),其實做課程設(shè)計對學(xué)習(xí)非常有幫助,對所學(xué)內(nèi)容進一步加深印象非常有幫助。課程設(shè)計綜合性非常強,做機械原理課程設(shè)計涉及到機械原理課理論知識、理論力學(xué)理論知識、CAD計算機繪圖以及大學(xué)物理中的運動學(xué),做課程設(shè)計把以前所學(xué)的這些知識重新溫習(xí)了一遍。要做好這一門課程設(shè)計,就必須學(xué)會聯(lián)系并綜合運用這些知識,要有足夠的空間想象力和邏輯能力??鬃釉唬簩W(xué)而時習(xí)之,學(xué)過的東西不重復(fù)很快就忘了,許多理論力學(xué)里學(xué)過的知識都已經(jīng)不記得了,還有CAD繪圖也有些操作以經(jīng)陌生,做課程設(shè)計時不得不找到以前的教材,把遺漏的知識點看一遍。做完課程設(shè)計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,知識的運用更靈活了。在課程設(shè)計中我深深地體會到我們學(xué)習(xí)中的許多不足之處。首先學(xué)習(xí)知識太過于散亂,各科內(nèi)容很少有機會聯(lián)系結(jié)合起來,也很少有機會讓我們?nèi)嵺`,去把這些知識運用到一起,做成一個實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)生對實習(xí)、實驗等實踐性課程不重視,只重視有考試的課程,實踐嚴重不足,容易出現(xiàn)“高分低能”的現(xiàn)象。我們應(yīng)該認真思考,樹立正確的人生觀、價值觀,知道我們就讀大學(xué)的主要目的,全面提升自己。7 參考文獻1 潘存云,唐進元. 機械原理M,湖南:中南大學(xué)出版社,20112 王湘江. 機械原理課程設(shè)計指導(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計算機繪圖基礎(chǔ)M,湖南:湖南大學(xué)出版社,20105 匡樂滿. 大學(xué)物理(第一冊)M,北京:北京郵電大學(xué)出版社,201019
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