机械原理课程设计说明书

1、东北大学机械原理课程设计压床机械设计机械原理课程设计说明书题目： 压床机械方案分析 班 级 ：机械1414班姓 名 ：刘宁学 号 ：20143512指导教师 ：李翠玲成 绩 ：2016 年 11 月 8 日目录目录一题目：压床机械设计3二原理及要求3（1）.工作原理3（2）.设计要求4（3）.设计数据4三机构运动尺寸的确定5四机构的结构分析7五机构的运动分析8（1）主动件参数列表分析8（2）杆组参数列表分析8（3）编写主程序并运行10（4）运动图像分析13六、机构的动态静力分析15（1）参数列表分析15（2）编写主程序及子程序16（3）运行结果21（4）图像分析21七主要收获与建议23八参考文

2、献23一题目：压床机械设计二原理及要求（1）.工作原理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。图1为其参考示意图，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成，电动机经过减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在0.75H内无阻力；当在工作行程后0.25H行程时，冲头受到的阻力为F；当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。 （a） 机械系统示意图 （b）冲头阻力曲线图（c） 执行机构运动简图图1 压床机械参考示意图（2）.设计要求电动

3、机轴与曲柄轴垂直，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有中等冲击，允许曲柄转速偏差为±5。要求凸轮机构的最大压力角应在许用值之内，从动件运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。（3）.设计数据表格 1 设计数据题 号12345678910机构运动分析转速n2 (r/min)95929088909295908890距离x1 (mm)50404040305040404540距离x2 (mm)140170200135140190150180145160距离y (mm)160180180160160200140180170175冲头行程H (mm)1501

4、80210140150200160190170165上极限角 1 (°)120120120120120120120120120120下极限角2(°)60606060606060606060机构动态静力分析工作阻力Fmax(N)4300460041004500420038004200440043004500连杆3质量m3 (kg)60646870727476808284连杆3质心转动惯量 Js3 (kg ·m2)0.210.240.280.300.350.380.400.420.460.33滑块6质量m6 (kg)34363840403632305045摇杆4质量m

5、3 (kg)40506060506045556550摇杆4质心转动惯量 Js4 (kg ·m2)0.20.220.240.260.220.30.250.320.280.23凸轮机构设计从动件最大升程H20202020202020202020从动件运动规律余弦正弦等加等减余弦正弦等加等减余弦正弦等加等减正弦许用压力角 30°32°30°30°30°30°30°30°30°30°推程运动角 60°70°65°60°70°75°65

6、°60°72°74°远休止角 10°10°10°10°10°10°10°10°10°10°回程运动角 60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°三机构运动尺寸的确定已知:转速n2 (r/min)距离x1 (mm)距离x2 (mm)距离y (mm)冲头行程H (mm)上极限角 1 (°)下极限角2(°)8840135160

7、14012060（1）作图：1.以O2为原点确定点O4的位置；2.画出CO4的两个极限位置C1O4和C2O4;3.取B1，B2使CB=CO4*1/3，并连接B1O2，B2O2;4.以O2为圆点O2A为半径画圆，与O2B1交于点A1;5.延长B2O2交圆于A2；6.取CD=0.3*CO4。C1B1D1O4B2C2A1D2O2A2（2）计算：由题可知CO4=H=140，CB=CO4*1/3=47，O4B=93,CD=0.3*CO4=42;x(O2B1)= x(O2B2)=OB*cos(30º)-x1=40.8;y(O2B1)=y+O4B*sin(30º) =206.7;y(O2

8、B2)=y-O4B*sin(30º) =113.4;O2B1=x(O2B1) ²+y(O2B1) ²210;O2B2=x(O2B1) ²+y(O2B2) ²120;AB+O2A=O2B1,AB-O2A=O2B2;可以解得O2A=45，AB=165.表格 2计算结果符号单位mm方案414093474216545四机构的结构分析图 1拆杆组五机构的运动分析（1）主动件参数列表分析对主动件进行运动分析，调用bark函数，见表3。表格 3 形式参数n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp实值1201r 120.00.0twepvpAp（2

9、）杆组参数列表分析从与主动件连接的的杆组开始，依次分析对应的杆组及刚体上点的运动参数，直至求出机构全部运动参数。1. 由构件组成的RRR杆组进行运动分析见表42.表格 4形式参数mn 1n 2n 3k 1k 2r 1r 2twepvpAp实值124323r 23r 34twepvpAp对构件进行运动分析，调用bark函数，见表5表格 5形式参数n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp实值40530.0r 450.0twepvpAp2.构件组成的RRP杆组进行运动分析，见表6表格 6形式参数mn 1n 2n 3k 1k 2k 3r 1r 2vr 2ar 2twepvpAp实值-15

10、6456r 56&r2&vr2&ar2twepvpAp4.调用bark函数，求点的运动参数，见表7表格 7形式参数n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp实值20720.0r23/20.0twepvpAp5.调用bark函数，求点的运动参数，见表8表格 8形式参数n 1n 2n 3kr 1r 2gamtwepvpAp实值40830.0r45/20.0twepvpAp3）编写主程序并运行.主程序#include "stdio.h"#include "subk.c"main() static double p202,vp

11、202,ap202,del; static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370; static int ic; double r12,r23,r34,r45,r56,r48; double pi,dr; double r2,vr2,ar2; int i; FILE *fp; char *m="p","vp","ap" r12=0.045; r23=0.165; r34=0.093; r45=0.140; r56=0.042; r48=0.070; t6=90.0;w6=0.0

12、;e6=0.0;w1=9.21;e1=0.0;del=5.0; p11=0.0; p12=0.0; p41=0.04; p42=0.16; p91=-0.095; p92=0.0; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; t6=90.0*dr; printf("n The Kinematic Parameters of Point 6n"); printf("No THETA1 S6 V6 A6 W3 E3n"); printf(" deg m m/s m/s/s W3 E3n"); if(fp=fopen(&q

13、uot;filel","w")=NULL) printf("Can't open this file.n"); exit(0); fprintf(fp,"n The Kinematic Parameters of Point 6n"); fprintf(fp,"No THETA1 S6 V6 A6 W3 E3n"); fprintf(fp," deg m m/s m/s/s W3 E3n"); ic=(int)(360.0/del); for(i=0;i<=ic;i+)

14、t1=(i)*del*dr; bark(1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrrk(1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,5,3,0.0,r45,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrpk(-1,5,9,6,4,5,6,r56,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,8,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap); printf("n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f&

15、quot;,i+1,t1/dr,p62,vp62,ap62,w3,e3); fprintf(fp,"n%2d %12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f%12.3f",i+1,t1/dr,p62,vp62,ap62,w3,e3); pdrawi=p62; vpdrawi=vp62; apdrawi=ap62; if(i%16)=0)getch(); fclose(fp); getch();2.运行结果以del=15°得出的数据The Kinematic Parameters of Point 6NoTHETA1S6V6A6W3E3degmm/sm

16、/s/sW3E3100.0810.5225.019-3.873-29.3342150.0970.6564.197-4.683-26.883300.1180.7471.992-5.336-17.4734450.1390.761-1.164-5.5643.6095600.160.678-4.669-5.02435.4026750.1770.494-8.272-3.57564.5187900.1870.221-10.475-1.54374.67981050.189-0.07-9.4540.48365.52491200.184-0.298-6.5072.1148.509101350.173-0.445

17、-4.0063.2532.15111500.159-0.536-2.5193.96818.966121650.143-0.593-1.5344.3558.589131800.126-0.622-0.4424.4740.001141950.108-0.6141.034.363-7.645152100.091-0.5622.6544.044-14.784162250.076-0.4673.913.528-21.329172400.065-0.3474.4012.842-26.691182550.057-0.2244.1212.029-30.116192700.052-0.1163.4631.152

18、-31.293202850.05-0.0262.9640.267-30.738213000.050.0572.95-0.59-29.509223150.0530.1473.409-1.414-28.59233300.0590.2534.127-2.223-28.49243450.0680.3814.805-3.04-29.074253600.0810.5225.019-3.873-29.334（4）运动图像分析可作出del=5°时6点的位置、速度加速度图像以及构件的角速度及角加速度六、机构的动态静力分析（1）参数列表分析将机构按主动件及杆组进行分解从主动件开始，依次对各杆组进行运动分

19、析在进行运动分析之后，计算各构件的惯性力及惯性力矩，见表10表格 9构件号变量质心786质量706040绕质心轴的J0.300.26从外力已知的杆组开始，调用rrpf函数，求D点、C点的运动副反力。对移动副中力的作用点，位置未知，赋予新点号11。见表11表格 10形式参数n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1K2pvpaptweFr实值51060606645pvpaptwefr调用rrrf函数，对构件进行分析，见表12表格 11形式参数n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1K2pvpaptweFr实值4238750032pvpaptwefr调用barf函数，求O2点运动副反

20、力及力矩，见表13表格 12形式参数n1ns1nn1k1pvpapfrTb实值1121pvpapfr&tb（2）编写主程序及子程序#include "stdio.h"#include "subk.c"#include "math.h"#include "subf.c"main() static double p202,vp202,ap202,del; static double t10,w10,e10,pdraw370,vpdraw370,apdraw370,tbdraw370,tb1draw370; st

21、atic double sital370,fr1draw370,sita2370,fr2draw370,sita3370,fr3draw370,fr3,bt3; static double fr202,fe202,tb,tb1,fr1,bt1,fr4,bt4,we1,we2,we3,we4,we5,P; static int ic; double r12,r23,r27,r34,r45,r56,r48; double pi,dr; double r2,vr2,ar2; int i; FILE *fp; char *m="p","vp","ap&

22、quot;,"tb","tb1","fr1","","fr2" sm1=0.0; sm2=70.0; sm3=60.0; sm4=0.0; sm5=40.0; sj1=0.0; sj2=0.30; sj3=0.26; sj4=0.0; r12=0.045; r23=0.165; r27=0.0825; r34=0.093; r45=0.140; r56=0.042; r48=0.070; t6=90.0;w6=0.0;e6=0.0;w1=9.21;e1=0.0;del=5.0; p11=0.0;

23、 p12=0.0; p41=0.04; p42=0.16; p91=-0.095; p92=0.0; pi=4.0*atan(1.0); dr=pi/180.0; t6=90.0*dr; printf("n The Kineto-static Analysis of a six-bar Linkasen"); printf("No HETA1 fr1 sita1 fr4 sita4 tb tb1n P"); printf(" deg N radian N radian N.m N.m W"); if(fp=fopen("fi

24、le1","w")=NULL) printf("Can't open this file.n"); exit(0); fprintf(fp,"n The Kineto-static Analysis of a six-bar Linkasen"); fprintf(fp,"No HETA1 fr1 sita1 fr4 sita4 tb tb1n P"); fprintf(fp," deg N radian N radian N.m N.m W"); ic=(int)(360.0

25、/del); for(i=0;i<=ic;i+) t1=(i)*del*dr; bark(1,2,0,1,r12,0.0,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrrk(1,2,4,3,2,3,r23,r34,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,5,3,0.0,r45,0.0,t,w,e,p,vp,ap); rrpk(-1,5,9,6,4,5,6,r56,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap); bark(4,0,8,3,0.0,r48,0.0,t,w,e,p,vp,ap); bark(2,0,7,2,0.0,r27,0.0,t,

26、w,e,p,vp,ap); rrpf(5,10,6,0,6,0,6,6,4,5,p,vp,ap,t,w,e,fr); rrrf(4,2,3,8,7,5,0,0,3,2,p,vp,ap,t,w,e,fr); barf(1,1,2,1,p,ap,e,fr,&tb); fr1=sqrt(fr11*fr11+fr12*fr12); bt1=atan2(fr12,fr11); fr4=sqrt(fr41*fr41+fr42*fr42); bt4=atan2(fr42,fr41); we2=-(ap71*vp71+(ap72+9.81)*vp72)*sm2-e2*w2*sj2; we3=-(ap8

27、1*vp81+(ap82+9.81)*vp82)*sm3-e3*w3*sj3; extf(p,vp,ap,t,w,e,6,fe); we5=-(ap62+9.81)*vp62*sm5+fe62*vp62; tb1=-(we2+we3+we5)/w1; P=fabs(tb1*w1); printf("n%2d %10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,tb,tb1,P); fprintf(fp,"n%2d %10.3f%10.3f%10.3f%1

28、0.3f%10.3f%10.3f%10.3f%10.3f",i+1,t1/dr,fr1,bt1/dr,fr4,bt4/dr,tb,tb1,P); if(i%16)=0)getch(); fclose(fp); getch(); extf(p,vp,ap,t,w,e,nexf,fe) double p202,vp202,ap202,t10,w10,e10,fe202; int nexf; fenexf1=0.0; if(pnexf2<0.085&&vpnexf2<0) fenexf2=4500.0; else fenexf2=0.0; （3）运行结果步长de

29、l = 15°时运行结果，见表14The Kine to-static Analysis of a six-bar LinkaseNoHETA1fr1sita1fr4sita4tbtb1PdegNradianNradianN.mN.mW102351.902122.0161169.4885.63889.73889.738826.4852152403.37122.5831250.95-0.079103.099103.099949.5393302256.986121.2631216.215-5.532101.54101.54935.1814451849.219117.966983.116-

30、9.83379.56479.564732.7885601207.5112.97514.906-6.08943.37943.379399.517675519.403106.295232.24587.61112.14112.141111.819790173.8394.906508.152118.8410.6690.6696.1618105363.81193.138412.761115.87-3.365-3.36530.9939120785.0691.874170.92493.215-16.654-16.654153.38101351124.10289.927112.44919.467-35.814-35.814329.85111501347.92488.506160.144-6.05-53.303-53.303490.922121651521.25687.885182.332-11.546-66.733-66.733614.609131801695.36588.096190.338-15.902-76.249-76.249702.256141951886.03389.04920