机械原理压床课程设计

1、一、压床机构设计要求1压床机构简介图96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zl-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。图 9-6表9 5设计数据2.设计内容：（1）机构的设计及运动分折已知：中心距xl、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nl。要求：设计连杆机构，作机构运动简图、机构12个位置的速度多边形

2、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1 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屮所 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）凸轮机构构设计设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm(°)mmr/min符号xix2yp 1phce/cdef/denlbs2/bcds3/de数据70200310601202101/21/4901/21/2（1）

3、作机构运动简图:工作行程114己知：从动件冲程h, 许用压力角a .推程角 50,远休止角51,回程角 5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po选取滚子半径绘 制凸轮实际廓线。以上内容 作在2号图纸上二、压床机构的设计1、连杆机构的设计及运动 分析(2)长度计算：己知:x=70mm,x2 = 200mm, y=310mm,诚=60。,诚=120。,h = 210mm,ce/cd=l/2, ef/de二 1/2, bs2/bc=l/2, ds3/de=1/2o由条件可得；zede,二60°de二de&#

4、39;dee'等边三角形过d作dj丄ee',交ee'于j,交fe于hvzjdi=90°hdj是一条水平线，dii丄ff'ff，ee'过 f 作 fk丄ee' 过 e'作 e g丄ff' , afk = e, g 在zxfke 和ze' gf'中，ke = gf' , fe二e' f', zfke=ze, gf' =90°aafkeae, gf'ke二gf'vee,二ek+ke', ff'二fg+gf'ee'二ff&#

5、39; =hde'e是等边三角形.de=ef=h=210mmvef/de=l/2, ce/cd=l/2 ef二de/4二 180/4=52. 5mmcd二2*de/3二2* 180/3二 140mm连接 ad,有 tanzadwx/y=70/310又 v ad= vx2+/2 = v702 +3102 = 317.33 mm在三角形aadc和adc'中，由余弦定理得:ac 二ac'-2jb*cz)*cos(120' -1272") =38344、mm-2ad*c d*cos(6ff-12jt) =245 41mmaab=(ac-ac, )/2二69.

6、015mmbc二(ac+ac' )/2=314. 425minvbs2/bc=l/2, ds3/de二 1/2abs2=bc/2=314. 46/2二 157. 2125mmds3=de/2=210/2=105mm由上可得：abbcbs2cddei)s3ef69. 015mm314. 425min157. 2125nnn140mm21 onnn105mm52. 5mm比例尺 0. 05mm/ (m/s)（3）机构运动速度分析:已知:nl=90r/min；铲务2ad/s=g29.425逆时针= g.1ab = 9. 425x0. 069015=0. 650m/svc大小？ 方向丄cdd

7、+0. 65丄abvcb9丄bc选取比例尺u v=0. 004m/ (mm/s),作速度多边形vc =uv pc =0. 03/0. 05=0. 600m/svcb = u v be =0. 009/0. 05二0. 180m/sve =uv pe =0. 45/0. 05=0. 900m/svf =uv pf =0. 44/0. 05=0. 880m/svfe =uv ef =0. ol/o. 05=0. 200m/svs2 = uv ps2 =0- 031/0. 05mm = 0. 620m/svs3 =uv ps3 =0. 022/0. 05mm=0. 440m/sur g =严=0.

8、18/0. 314425=0. 572rad/s (逆吋针) “ ibc（顺时针）=0. 20/0. 0525=3. 809rad/s3 3 = 土 =0. 60/0. 140=4. 290rad/s i cd（顺时针）项 目vbvcvevf©co?©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：ab=3 12lab=9. 4252x0. 069015=6. 130m/s2 ancb=w22lbc=0. 5722x0. 314425=0. 103m/s

9、2 ancd=o32lcd=4. 2902 x 0. 14=2. 57 7m/s2anfe = 3 42lef=3. 8092 x 0. 0525=0. 762m/s2兀二 ancd+ alcd= ab + alcb + ancb 大小：？ j ? v ? v 方向：？ c->d 1cd b->a 丄bc c->balcb= u a “=0- 031/0. 01=3. 100m/s2alcd= u a uc，=0. 019/0. 01=1. 900m/s2af 二 ae + anef + aef 大小： ?vv?方向： vvf->e 丄ef=ua -032/0. 01=

10、3. 200m/s2as2= u a *2=0. 042/0. 01=4. 200m/s2as3= u（卩 勺 =0. 025/0. 01=2. 500m/s2 °2 二 a'cb/lcb=3. 100 /o. 314425=9. 859 m/s2 °3 二 a'cd/lcd二 1. 900/0. 14=13. 571 m/s2项目abocaeclf''a s2a s3 "a2a.数值6. 1303. 3005. 0003.2004. 2002.5009. 85913.571单位m/s2rad/s2(5)机构动态静力分析g2g3g5

11、frmaxjs2js3方案iii16001040840110001.350.39单位nkg.m21）各构件的惯性力，惯性力矩：fi2=m2*as2=g2*as2/g二 1600x4. 200/9. 8=685. 714n （与 as2 方向相反） fi3=m3*as3= g3*as3/g二 1040x 2. 500/9. 8=265. 306n （与 as3 方向相反） fi5= m5*af=g5*af/g=840x3. 200/9. 8=274. 286n （与 af 方向相反） fr=l 1000*0. 1=1100 n.m （返回行程）ms2二js2*a 2二 1. 35x9. 859=

12、13. 31 on. m （顺时针）ms3二js3* a 3=0. 39x 13. 571=5. 293n. m （逆时针）ls2= ms2/ft2=13. 310/685. 714x 1000=19. 410mmls3= ms3/fi3=5. 293/265. 306x 1000=19. 951mm2）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la f=20n/mm,作其受力图构件 5 力平衡：f45+f65+fi5+g5=0 则 f45二 1140. on； f65=160. onf43二f45 （方向相反）(2) 对构件2受力分析 对构件2进行力的分析，选取比

13、例尺h f=20n/mm,作其受力图杆 2 对 b 点求力矩，可得：fi2*li2+g2*l2 -f'32*lbc 二0864. 222x 120. 2776+1600x 1. 6873- f'32x314. 425=0fl32= 339.1786n杆 2 对 s2 点求力矩，可得：f12*lbs2 -fi2*ls2 -f32*lcs2 =0fl12x157. 2125-864. 222x 11. 0243-339. 1786x 157. 2125=0 12=399. 781n(3) 对构件3受力分析 对构件2进行力的分析，选取比例尺u f=0. 05mm/n,作其受力图杆 3

14、 对点 c 求力矩得：f'63*lcd - f43*ls3- fi3*li3+g3*c0s15° *lg3 =0f'63x 140-572. 604x17. 153-365. 242x34. 3066+ g3*c0s15° *17=0 f*63=77. 6n构件 3 力平衡：f”23+ f23+f43+fi3+f63+f63+g3二0则 f“23二2401.0m ； fn63=172. in构件 2 力平衡:f32 +g2+fi2+f12+f12二0则 f”12二 1752.458n ； f12=1798. 258n(4) 求作用在曲柄ab上 的平衡力矩mb

15、f61=f21=1798. 258n.mb二f21* l =1798. 258x67. 3219x0. 001=121.062n.m (逆时针)项日fi2fi3fi5ms2ms3mbfn63fl63数值685. 714265. 306274.28613. 3105. 29340.68172. 177.6单位nn.mn项目ft 2fl12fn23fl23f34f45f65f61数值3575. 038. 682401.0298.91140.01140.0160.03575. 0单位n三、凸轮机构设计符号ha6s s6 '单位mm(°)方案31930653575有基圆半径r()=4

16、0mm e=8mm滚了半径r=8mm 在推程过程中：由 a=2nho2 sin(2 兀 5 / 6 0)/ 8 0?得当5 0 =65°时，且0°< 5 <32.5°,则有a>=0,即该过程为加速推程段，当5 0 =65叩寸,且5 >=32.5°,则有a<=0,即该过程为减速推程段 所以运动方程 s=h (8/8 0) -sin(2 n 8/5 0)/(2 or)在回程阶段，由 a=-2jtho2 sin(2n 5 / 6 0*)/ 5 0' 2得当5 o' =75°时，且0°< 5

17、 <37. 5°,则有a<=0, bp该过程为减速回程段, 当6 0'二75°时，且8 >=37. 5°,则有a>=0,即该过程为加速回程段 所以运动方程 s=hl-( 5 / 8 0 )+sin(2 n 8/80) /(2 n )当6 0二65。时，且0°< 5 <32. 5°,则有a>=0,即该过程为加速推程段, 当8 0二65°时，且5 >=32. 5°,则有a<=0,即该过程为减速推程段 所以运动方程 s二h (5/60) -sin(2 n 5 / 6 0

18、)/(2 n )80°5°10°15°20°25°30°35°s00.060.431.383.025.308.0510.95单位(mm)840°45°50°5560°65°s13.7015.9817.6218.5718.9419.00单位(mm)8100°105°110°115°120°125°130°135°s19.0018.9618.7118.0816. 9415. 2913. 18

19、10. 766140°145°150°155°160°165°170°175°s8.245.823.712.060.920.0400单位(mm)凸轮廓线如下:飞轮设计mb123456789101112nm-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

20、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兀，将一个周期分 为36等份；纵坐标轴为力矩。根据盈亏功的原理，求得各盈亏功，并根据图纸上的能量指示图，以曲柄 的平均力矩为分界线，求岀各区段盈亏功如下：a wl= &578a w4=-939.895a w7=647.629a w10=-568.770w2 二 22.124aw5=8.750aw8=-2048.790awll = 1016.037aw3=1366.911aw6=-3981.715aw9m429.004由此得到 wmax= a w9m429.004 jf>=900 a wmax/( n 2 *n2 *

21、 5 ) jf= 1495.84 kg.m2五、齿轮机构设计已知:齿轮乙=11，z6 = 32,分度圆压力角0 = 20"，模数加=6 ,齿轮为正 常齿制，工作情况为开式传动，齿轮z(,与曲柄共轴。由于其中一齿轮齿数小于17,要避免产牛根切现象必存在变位系数，必要增大 其中心距，取 a' = 130mm,求得 o' =21, 142°经计算后取变位系数:x5=0. 393 mm > xmin5=0. 3529 mmx6二-0. 222 mm > xmin6=-0. 8824 mm分度圆直径：d5=m* z 5 二66. 0mmd6=m* z6=1

22、92. 0mm基圆直径：db5= d5*cosa =62. 024mmd/?6= docosa二 db6=180. 433mm齿厚：s5= ( n/2 + 2x*tana ) *m二 10. 961mms6= (n/2 + 2x*tana) & 628 mm齿顶高：h“5二(h*+x5 ) *m=8 329mmha6= ( h ： +x §)*m = 4. 642mm齿底高：h/5= ( h * +c * - x5) *m=4. 62mmh/6= ( h：+c*- x6) *m二& 829mm齿顶圆直径和齿底圆直径：j二 d5+ 2hfl5=83. 618mmdq二

23、d5-2hq二56. 675mmd“6 二 d6+2hf/6=200. 325 mmd/6= d6-2h/6=173. 382mm重合度：£ = z5(3 a as -tan a)+z6 <tan a-tan &)=1-390方案一方案二3由图可知dd=150mm cgo4为等边三角形四边形 ccidd 为平行四边形 co4二cio4=cci=dd=150mmcd=0.25co4=37.5mm / cb=bo4/2 z. b04=100 tan zo2o4e=0.1875= > zo2o4e=10.62°z b 1o4o2=49.38o2o4= 163mm2bo4*c)2o4*cos zb o4o2=bo4-f-o2o4-b i o?=>bio2=123.87mm2bo4*o4