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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 压床机构压床机构 设计计算设计计算说明书说明书 姓姓 名：名： 学学 号：号： 班班 级：级： 指导老师：指导老师： 年 月 I 目 录 第第 1 章章 问题的提出问题的提出 . 1 第第 2 章章 设计要求与设计数据设计要求与设计数据 . 1 第第 3 章章 机构选型设计机构选型设计 . 2 3.1 选择不同的方案 . 2 3.2 两种设计方案的优缺点比较 . 3 第第 4 章章 压床机构的设计压床机构的设计 . 4 第第 5 章章 凸轮机构设计凸轮机构设计 . 8 第第 6 章章 齿轮机构设计齿轮机构设计 . 10 第第 7 章章 结论结论 . 11 第第 8 章章 收获与体会收获与体会 . 11 1 第第 1 章章 问题的提出问题的提出 压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的一种机 构，它是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直，压制零件等，大部分压床都适用 于金属或非金属零件的压印、成型、浅拉伸、整形及压力装配。为了能使压床机 构在工作过程中能发挥出它最大的价值， 就要在设计该机构的时候注意以下一些 要求： （1）设计出一个连杆机构，保证其自由度 F=1，以实现滑块的上下移动。 （2）如何保证滑块在进行移动的时候能保持连贯性。 （3） 针对工作环境的不同和装卸货物的不同，因设计出滑块的最大提升高 度，以及其它连杆的极限位置。 （4）在设计机构的时候，要考虑其维修的难易程度，不能比市面上的压床复 杂，在设计其局部零件的时候，要采用通用的零件结构，以免在以后发生故障时 能方便维修。 （5）机构的材料在保证牢固的前提下要考虑其经济成本，不能只考虑材料的 坚固程度，要让机构有推广的空间和市场 第第 2 章章 设计要求与设计数据设计要求与设计数据 2.1 设计要求设计要求： （1） 依据设计要求和已知参数， 确定各构件的运动尺寸， 绘制机构运动简图， 并分析组成机构的基本杆组。 （2）假设曲柄等速转动，画出滑块 5 的位移和速度的变化规律曲线。在压床 工作过程中，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的 驱动力矩。 （3）取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于 10，确定应加于曲 柄轴上的飞轮转动惯量。 （4）确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸。 2 2.2 设计数据设计数据 已 知 参数 1 x （mm） 2 x （mm） y （mm） 1 （） 2 （） H （mm） CD CE DE EF 1 n（r/min） 1 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 100 2 60 170 260 60 120 180 1/2 1/4 90 3 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 由以上数据中选择第三组数据作为本次设计的基本数据，由此可得： 1 70xmm, 2 140xmm,310ymm, 1 =60 , 2 =120； 1 2 CE CD , 1 4 EF DE , 滑块 5 的行程为 210mm。 第第 3 章章 机构选型设计机构选型设计 3.1 选择不同的方案选择不同的方案 方案一方案一：曲柄滑块机构：曲柄滑块机构 简单的连杆机构，用曲柄带动滑块实现压床上下的来回运动。设计的机构 简图如 3-1。 图 3-1 曲柄滑块机构 3 方案二：曲柄六杆机构方案二：曲柄六杆机构 所设计的机构简图如 3-2 图所示，多了另一个支点，能使滑块移动更平稳。 图 3-2 曲柄六杆机构 3.2 两种设计方案的优缺点比较两种设计方案的优缺点比较 对方案一：该方案机构简单，不需要很多的铰接点，生产成本低，但是该机 构的稳定性能不佳，在使用过程中需要一个滑槽提供移动副，会使冲头在运动过 程中产生滑动摩擦，从而降低了该机构的效率。所以，在实际工程中，这种机构 的实用性能有待商榷。 对方案二：该机构在原先的四杆机构的基础上多了一个固定铰链点的杆件， 并通过杆件将冲头的移动副设置成不需要依靠机架提供， 这样就使得机构的效率 大大提高了，而且六杆机构也使得机构更稳定，在实际工程中也有了更加广阔的 应用空间。所以，综合以上的两种机构的优缺点，方案二为最佳可行方案，按照 所选取的数据，可以设计出满足要求的机构。 结论：选择方案二结论：选择方案二曲柄六杆机构曲柄六杆机构 4 第第 4 章章 压床机构的设计压床机构的设计 对该机构进行尺寸计算，在用已知条件求出一些杆件的尺寸后，再对剩余杆 件采用平面连杆机构运动设计的位移矩阵法进行求解，以求得各杆长。 由已知条件可知： 1 70xmm, 2 140xmm,310ymm, 1 =60 , 2 =120； 1 2 CE CD , 1 4 EF DE ,滑块 5 的行程为 210mm。 （1） 作机构运动简图：作机构运动简图： 图 4-1 机构简图 （2）长度计算：）长度计算： 已知：X170mm，X2200mm，Y310mm， 1 360 ， 11 3 120 ，H210mm， CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。 由条件可得；EDE=60 DE=DE DEE等边三角形 过 D 作 DJEE，交 EE于 J，交 F1F2于 H JDI=90 5 HDJ 是一条水平线， DHFF FFEE 过 F 作 FKEE 过 E作 EGFF，FKEG 在FKE 和EGF中，KEGF，FE=EF, FKE=EGF=90 FKEEGF KE= GF EE=EK+KE, FF=FG+GF EE=FF=H DEE 是等边三角形 DE=EF=H=210mm EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=140mm 连接 AD,有 tanADI=X1/Y=70/310 又AD= 2222 70310317.33XYmm 在三角形ADC 和ADC中，由余弦定理得： 2200 2cos(12012.72 )383.44ACCDADAD CDmm 2200 2cos(6012.72 )245.41ACCDADAD CDmm 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 DS3 EF 69.015mm 314.425mm 157.2125mm 140mm 210mm 105mm 52.5mm 比例尺 0.05mm/(m/s) 6 （3）机构运动速度分析：）机构运动速度分析： 已知： 1 90 / minnr； 1 1 90 229.425/ 6060 n rad s 逆时针 1 9.425 0.0690150.65/ AB B lm s v C v = B v + Cb v 大小 ? 0.65 ? 方向 CD AB BC 选取比例尺 v=0.005m/(mm/s)，作速度多边形 0.03/0.050.60/ Cv vupcm s 0.009/0.050.18/ CBv vu bcm s 0.45/0.050.90/ Ev vupem s 0.44/0.050.88/ Fv vupfm s 0.01/0.050.20/ FEv vu efm s 2 2 0.031/0.050.62/ sv vupsm s 3 3 0.022/0.050.44/ sv vupsm s 7 2 BC CB l v 0.18/0.314425=0.572rad/s (逆时针) 3 CD C l v 0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针) 4 EF FE l v 0.20/0.0525=3.809rad/s (顺时针) 项 目 B C E F vS2 3 S 1 2 3 4 数 值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.809 单 位 m/s Rad/s （4）机构运动加速度分析：）机构运动加速度分析： 222 1 9.4250.0690156.13/ BAB aLm s 222 2 0.5720.3144250.103/ n CBBC aLm s 222 3 4.2900.142.577/ n CDCD aLm s 222 4 3.8090.05250.762/ n FEEF aLm s nttn cCDCDBCBCB aaaaaa 大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB 选取比例尺 a=0.04m/ (mm/s 2),作加速度多边形图 2 0.0033/0.013.30/ Ca aup cm s 2 0.05/0.015.00/ Ea aup em s 8 2 0.031/0.013.1/ t CBa aun cm s 2 “ 0.019/0.011.90/ t CDa aun cm s aF = aE + anEF + atEF 大小： ? ? 方向： FE EF 2 0.032/0.013.20/ Fa aup fm s 2 2 2 0.042/0.014.20/ sa aup sm s 3 2 3 0.025/0.012.50/ sa aup sm s 2 2 /3.1/0.3144259.859/ t CBCB aLrad s 2 3 /1.90/0.1413.571/ t CDCD aLrad s 项目 aB aC aE “Fa 2“ Sa 3“ Sa 2 3 数值 6.130 3.300 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571 单位 m/s 2 rad/s 2 第第 5 章章 凸轮机构设计凸轮机构设计 有基圆半径 R0=40mm e=8mm 滚子半径 R=8mm 在推程过程中： 由 22 00 2sin(2/)/h 得 当 0 =60 0 时，且 0 0=30 0，则有 a0,即该过程为减速推程段 所以运动方程 00 ( /)sin(2/)/(2 )Sh 在回程阶段，由 22 00 2sin(2/)/h 得： 当 0 =80 0 时，且 0 0=40 0，则有 a0，即该过程为加速回程段 符号 h s 单位 mm （0） 方案 3 18 30 60 30 80 9 所以运动方程 00 1 ( /)sin(2/)/(2 )Sh 当 0 =60 0 时，且 0 0=30 0，则有 a0，即该过程为减速推程段 所以运动方程 00 ( /)sin(2/)/(2 )Sh 00 50 100 150 200 250 300 350 S 0 0.06 0.43 1.38 3.02 5.30 8.05 10.95 单位 (mm) 400 450 500 55 600 650 S 13.70 15.98 17.62 18.57 18.94 19.00 单位 (mm) 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 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 S 8.24 5.82 3.71 2.06 0.92 0.04 0 0 单位 (mm) 凸轮廓线如下: 10 第第 6 章章 齿轮机构设计齿轮机构设计 已知：齿轮 56 10,35,20 ,6ZZm分度圆压力角模数，齿轮为正常齿制， 工作情况为开式传动，齿轮 6 Z与曲柄共轴。 由于其中一齿轮齿数小于 17，要避免产生根切现象必存在变位系数，必要增大 其中心距， 取140amm，求得21.142 经计算后取变位系数： 5 0.393xmm min5 0.3529xmm 6 0.222xmm min6 0.8824xmm 分度圆直径： 55 60dm Zmm 66 210dm Zmm 基圆直径： 55 cos56.38 b ddmm 66 cos197.335 b ddmm 齿厚： 5 ( /22tan )10.961Sxmmm 6 ( /22tan )8.628Sxmmm 齿顶高： * 55 ()8.329 aa hhxmmm * 66 ()4.642 aa hhxmmm 齿底高： * 55 ()4.62 fa hhcxmmm * 66 ()8.829 fa hhcxmmm 齿顶圆直径和齿底圆直径： 555 276.658 aa ddhmm 555 250.76 ff ddhmm 666 2219.284 aa ddhmm 666 2192.342 ff ddhmm 重合度: 5566 1 (tantan)(tantan)1.39 2 aa ZZ 11 第第 7 章章 结论结论 在本次设计中，方案二的提出相较于方案一有了很明显的提高，方案一虽 然有着结构简单， 运动关系不复杂， 易于实现等优点， 但是它的缺点也显而易见。 由于它结构简单，在实际工程应用中就会使其在工作时产生比较强烈的震动，而 且也很难保证其冲头的冲压力能否达到随需要的强度， 因为此结构缺少必要的稳 定机构，所以方案一的机构在实际过程中基本不会被应用。 不同于方案一，方案二在一的基础上增加了固定杆机构，使冲头在工作的 过程中能更加平稳，而且也能承受冲头冲压工件时的压力，这样就保证了该压床 机构具有比较高的使用寿命，固定杆DE的极限位置能满足 1 60， 2 120，这 就保证了机构有效的工作范围，而冲头所能达到的不同冲压速度和冲压力，也可 以通过增加各杆的强度和增加驱动力的大小来决定。 基于以上一系列分析，本次设计的压床机构还是满足设计要求的，不过本 次设计最大的不足就是没能建立起如同实物的仿真模型， 其仿真的大部分内容都 是基于杆件与杆件之间相铰来实现的，缺乏一定的真实性，如果想直接将该机构 运用到实际工程中还有待进一步的计算与检验。 第第 8 章章 收获与体会收获与体会 本次机械原理课程设计是对我们上学期所学的机械原理的一次总结，通 过一学期对自己所设计的课题的不断努力和完善， 进一步让自己加深了对机械原 理这门课程的理解。在实际设计过程中，不但检验了我对机械原理这么课程的理 解能力，而且更加锻炼了我的动手能力。在此期间，为了能使自己设计的机构有 “物”可依，查阅大量的文献资料就必不可少，而且在查阅资料的过程中，让我 接触到了国内外对机械产品最新的研究，这不但扩展了我的知识面，更让我了解 到机械产品在我们日常生活中广泛的应用空间。所以通过这次设计，让我对机械 设计产生了浓厚的兴趣，也发现在今后我们国