机械原理课程设计——压床-(1)

1 一 压床机构设计要求一 压床机构设计要求 1 1 压床机构简介压床机构简介 图 9 6 所示为压床机构简图 其中 六杆机构 ABCDEF 为其主体机构 电 动机经联轴器带动减速器的三对齿轮 z1 z2 z3 z4 z5 z6 将转速降低 然 后带动曲柄 1 转动 六杆机构使滑块 5 克服阻力 Fr 而运动 为了减小主轴 的速度波动 在曲轴 A 上装有飞轮 在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构 各运动副用的油泵凸轮 2 2 设计内容 设计内容 1 机构的设计及运动分折 已知 中心距 x1 x2 y 构件 3 的上 下极限角 滑块的冲程 H 比值 CE CD EF DE 各构件质心 S 的位置 曲柄转速 n1 要求 设计连杆机构 作机构运动简图 机构 1 2 个位置的速度多边形 和加速度多边形 滑块的运动线图 以上内容与后面的动态静力分析一起画在 l 号图纸上 2 机构的动态静力分析 已知 各构件的重量 G 及其对质心轴的转动惯量 Js 曲柄 1 和连杆 4 的重 力和转动惯量 略去不计 阻力线图 图 9 7 以及连杆机构设计和运动分析 2 中所得的结果 要求 确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力 矩 作图部分亦画在运动分析的图样上 3 凸轮机构构设计 已知 从动件冲程 H 许用压力角 推程角 远休止角 回程 角 从动件的运动规律 见表 9 5 凸轮与曲柄共轴 要求 按 确定凸 轮机构的基本尺寸 求出 理论廓 线外凸曲线的最小曲率半 径 选取滚子半径 r 绘制凸轮实际廓线 以上内容作在 2 号图纸上 3 二 压床机构的设计二 压床机构的设计 1 连杆机构的设计及运动分析 连杆机构的设计及运动分析 1 作机构运动简图 作机构运动简图 2 长度计算 长度计算 已知 X1 70mm X2 200mm Y 310mm 60 120 1 3 11 3 H 210mm 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 DJ EE 交 EE 于 J 交 F1F2于 H JDI 90 HDJ 是一条水平线 DH FF FF EE 过 F 作 FK EE 过 E 作 E G FF FK E G 在 FKE 和 E GF 中 KE GF FE E F FKE E GF 90 FKE E GF 设计内容连杆机构的设计及运动分析 单位mm mmr min 符号X1X2y HCE C D EF DEn1BS2 B C DS3 D E 数据70200310601202101 21 4901 21 2 4 KE GF EE EK KE FF FG GF EE FF H DE E 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 tan ADI X1 Y 70 310 又 AD mm 2222 70310317 33XY 在三角形 ADC 和 ADC 中 由余弦定理得 AC mm AC mm 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 ABBCBS2CDDEDS3EF 69 015mm314 425mm157 2125mm140mm210mm105mm52 5mm 比例尺 0 05mm m s 5 3 机构运动速度分析 机构运动速度分析 已知 n1 90r min rad s 9 425 逆时针 1 2 60 1 n 2 60 90 lAB 9 425 0 069015 0 650m svB 1 C v B v Cb v 大小 0 65 方向 CD AB BC 选取比例尺 v 0 004m mm s 作速度多边形 0 03 0 05 0 600m svCuv pc 0 009 0 05 0 180m svCBuvbc 0 45 0 05 0 900m svEuv pe 0 44 0 05 0 880m svFuv pf 0 01 0 05 0 200m svFEuv ef 0 031 0 05mm 0 620m svS2uv 2 ps 6 0 022 0 05mm 0 440m svS3uv 3 ps 0 18 0 314425 0 572rad s 逆时针 2 BC CB l v 0 60 0 140 4 290rad s 顺时针 3 CD C l v 0 20 0 0525 3 809rad s 顺时针 4 EF FE l v 项 目 B C E FvS2 3 S 1 2 3 4 数 值 0 6500 6000 9000 8800 6200 449 4250 5724 2903 809 单 位 m sRad s 4 机构运动加速度分析 机构运动加速度分析 aB 12LAB 9 4252 0 069015 6 130m s2 anCB 22LBC 0 5722 0 314425 0 103m s2 anCD 32LCD 4 2902 0 14 2 577m s2 anFE 42LEF 3 8092 0 0525 0 762m s2 anCD atCD aB atCB anCB c a 大小 方向 C D CD B A BC C B 选取比例尺 a 0 04m mm s2 作加速度多边形图 7 aC 0 0033 0 01 3 300m s2ua cp aE 0 05 0 01 5 000m s2ua ep atCB 0 031 0 01 3 100m s2ua atCD 0 019 0 01 1 900m s2ua n c aF aE anEF atEF 大小 方向 F E EF aF 0 032 0 01 3 200m s2ua fp as2 0 042 0 01 4 200m s2ua as3 0 025 0 01 2 500m s2ua atCB LCB 3 100 0 314425 9 859 m s2 2 atCD LCD 1 900 0 14 13 571 m s2 3 项目 aBaCaE Fa 2 Sa 3 Sa 2 3 数值 6 130 3 3005 000 3 2004 200 2 500 9 859 13 571 单位 m s 2 rad s 2 5 机构动态静力分析 机构动态静力分析 G2 G3G5FrmaxJs2Js3 8 方案 16001040840110001 350 39 单位 N Kg m2 1 各构件的惯性力 惯性力矩 FI2 m2 as2 G2 as2 g 1600 4 200 9 8 685 714N 与 as2 方向相反 FI3 m3 as3 G3 as3 g 1040 2 500 9 8 265 306N 与 as3 方向相反 FI5 m5 aF G5 aF g 840 3 200 9 8 274 286N 与 aF 方向相反 Fr 11000 0 1 1100 N m 返回行程 MS2 Js2 2 1 35 9 859 13 310N m 顺时针 MS3 Js3 3 0 39 13 571 5 293N m 逆时针 LS2 MS2 FI2 13 310 685 714 1000 19 410mm LS3 MS3 FI3 5 293 265 306 1000 19 951mm 2 计算各运动副的反作用力 1 分析构件 5 对构件 5 进行力的分析 选取比例尺 F 20N mm 作其受力图 构件 5 力平衡 F F45 F F65 F FI5 G G5 0 则 F45 1140 0N F65 160 0N F43 F45 方向相反 2 2 对构件对构件 2 2 受力分析受力分析 9 对构件 2 进行力的分析 选取比例尺 F 20N mm 作其受力图 杆 2 对 B 点求力矩 可得 FI2 LI2 G2 L2 Ft32 LBC 0 864 222 120 2776 1600 1 6873 Ft32 314 425 0 Ft32 339 1786N 杆 2 对 S2 点求力矩 可得 Ft12 LBS2 FI2 LS2 Ft32 LCS2 0 Ft12 157 2125 864 222 11 0243 339 1786 157 2125 0 Ft12 399 781N 3 对构件对构件 3 受力分析受力分析 对构件 2 进行力的分析 选取比例尺 F 0 05mm N 作其受力图 10 杆 3 对点 C 求力矩得 Ft63 LCD F43 LS3 FI3 LI3 G3 COS15 LG3 0 Ft63 140 572 604 17 153 365 242 34 3066 G3 COS15 17 0 Ft63 77 6N 构件 3 力平衡 Fn23 Ft23 F43 FI3 Ft63 Fn63 G3 0 则 Fn23 2401 0N Fn63 172 1N 构件 2 力平衡 F32 G2 FI2 Ft12 Fn12 0 则 Fn12 1752 458N F12 1798 258N 4 求作用在曲柄 AB 上的 平衡力矩 Mb F61 F21 1798 258N Mb F21 L 1798 258 67 3219 0 001 11 121 062N m 逆时针 项目FI2FI3FI5 MS2MS3Mb Fn63Ft63 数值 685 714265 306274 28613 3105 29340 68172 177 6 单位NN mN 项目 Fn12Ft12Fn23Ft23 F34F45F65F61 数值 3575 038 682401 0 298 9 1140 01140 0 160 0 3575 0 单位N 四 飞轮设计四 飞轮设计 Mb123456789 10 11 12 N m 28 6 51 3 63 5 37 6 71 6 50 0 9 4 1 145 40 5251 5 160 4 将各点的平衡力矩 即等效阻力矩 画在坐标纸上 如下图所示 平衡力矩所 做的功可通过数据曲线与横坐标之间所夹面积之和求得 依据在一个工作周期 内 曲柄驱动力矩 设为常数 所做的功等于阻力矩所做的功 即可求得驱动 力矩 Md 常数 在图纸中 横坐标为曲柄转角 一个周期为 2 将一个周 期分为 36 等份 纵坐标轴为力矩 根据盈