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压床机构压床机构设计计算说明书设计计算说明书姓姓 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.23.1 选择不同的方案 .23.2 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.9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.121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 设计数据设计数据2已知参数1x（mm）2x（mm）y（mm）1（）2（）H（mm）CDCEDEEF（r/min1n）150140220601201501/21/4100260170260601201801/21/490370200310601202101/21/490 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：,=60,=120；,170xmm2140xmm310ymm1212CECD14EFDE滑块 5 的行程为 210。mm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：曲柄滑块机构方案一：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 曲柄滑块机构方案二：曲柄六杆机构方案二：曲柄六杆机构3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4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：,=60,=120；170xmm2140xmm310ymm12,滑块 5 的行程为 210。12CECD14EFDEmm（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，60，120，H210mm，13113CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。由条件可得；EDE=60DE=DEDEE等边三角形过 D 作 DJEE，交 EE于 J，交 F1F2于 HJDI=90HDJ 是一条水平线，DHFFFFEE过 F 作 FKEE 过 E作 EGFF，FKEG5在FKE 和EGF中，KEGF，FE=EF, FKE=EGF=90FKEEGFKE= GFEE=EK+KE, FF=FG+GFEE=FF=HDEE 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=mm222270310317.33XY在三角形ADC 和ADC中，由余弦定理得：22002cos(12012.72 )383.44ACCDADAD CDmmAA22002cos(6012.72 )245.41ACCDADAD CDmmAAAB=(AC-AC)/2=69.015mm BC=(AC+AC)/2=314.425mmBS2/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：ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm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：；190 / minnr 逆时针1190229.425/6060nrad sAA19.425 0.0690150.65/ABBlm svA = + CvBvCbv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/Cvvupcm sA0.009/0.050.18/CBvvu bcm sA0.45/0.050.90/Evvupem sA 0.44/0.050.88/Fvvupfm sA0.01/ 0.050.20/FEvvu efm sA220.031/ 0.050.62/svvupsm sA330.022/ 0.050.44/svvupsm sA0.18/0.314425=0.572rad/s (逆时针)2BCCBlv 0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针)3CDClv 0.20/0.0525=3.809rad/s (顺时针) 4EFFElv项目BCEFvS23S1234数值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.8097单位m/sRad/s（4）机构运动加速度分析：）机构运动加速度分析：22219.4250.0690156.13/BABaLm s22220.5720.3144250.103/nCBBCaLm s22234.2900.142.577/nCDCDaLm s22243.8090.05250.762/nFEEFaLm snttncCDCDBCBCBaaaaaa大小： ？ ？ ？ 方向： ？ CD CD BA BC CB选取比例尺 a=0.04m/ (mm/s2),作加速度多边形图2 0.0033/ 0.013.30/Caaup cm s2 0.05/0.015.00/Eaaup em s2 0.031/ 0.013.1/tCBaaun cm s2 0.019/0.011.90/tCDaaun cm saF = aE + anEF + atEF大小： ? ?方向： FE EF20.032/0.013.20/Faaup fm s2220.042/0.014.20/saaup sm s3230.025/0.012.50/saaup sm s22/3.1/0.3144259.859/tCBCBaLrad s23/1.90/0.1413.571/tCDCDaLrad s项目aBaCaEFa2Sa3Sa238数值6.130 3.3005.000 3.2004.200 2.500 9.859 13.571单位m/s2rad/s2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：由得22002sin(2/)/h 当=600时，且 00=300，则有 a0,即该过程为减速推程段0所以运动方程00( /)sin(2/)/(2 )Sh 在回程阶段，由得：22002sin(2/)/h 当=800时，且 00=400，则有 a0，即该过程为加速回程段0所以运动方程001 ( /)sin(2/)/(2 )Sh 当=600时，且 00=300，则有 a0，即该过程为减速推程段0所以运动方程00( /)sin(2/)/(2 )Sh 0050100150200250300350S 00.060.431.383.025.308.0510.95符号hs单位mm（0）方案 318306030809单位(mm)40045050055600650S13.7015.9817.6218.5718.9419.00单位(mm)10001050110011501200125013001350S19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.7614001450150015501600165017001750S8.245.823.712.060.920.0400单位(mm)凸轮廓线如下:第第 6 章章 齿轮机构设计齿轮机构设计已知：齿轮，齿轮为正常齿制，工5610,35,20 ,6ZZm分度圆压力角模数作情况为开式传动，齿轮与曲柄共轴。6Z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，10取，求得140amm21.142经计算后取变位系数：50.393xmmmin50.3529xmm60.222xmm min60.8824xmm 分度圆直径：5560dm Zmm66210dm Zmm基圆直径：55cos56.38bddmm66cos197.335bddmm齿厚：5(/ 22tan)10.961Sxmmm6(/ 22tan)8.628Sxmmm齿顶高：*55()8.329aahhxmmm*66()4.642aahhxmmm齿底高：*55()4.62fahhcxmmm*66()8.829fahhcxmmm齿顶圆直径和齿底圆直径：555276.658aaddhmm555250.76ffddhmm 6662219.284aaddhmm6662192.342ffddhmm重合度: 55661(tantan)(tantan)1.392aaZZ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11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，固定杆的极限位置能满足，这就保证了机构有DE1602120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家对设计类人才的庞大需求量，这也为我将来找工作提供了强有力的动力。由于这是我第一次做设计类的课题，让我对实
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