压床机构设计课程设计汇本说明书机械原理课程设计汇本

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1、机械原理课程设计说明书设计题目：压床机械设计学 院：机械工程学院班 级：XXX设计者：同组人：指导教师：2012年7月1日目录一、 题目2二、 原始数据与要求 :.21、工作原理.22. 设计要求；23设计数据24.设计容;,3三、 执行机构方案选型设计 ：.3四、 机构设计71、连杆机构的设计 :：72、凸轮机构的设计：.：9五、传动方案设计：11六、 机构运动分析与力的分析 .13 1、位置分析：132、速度分析：143、加速度分析 .14七、制定机械系统的运动循环图 .17 八、设计结果分析、讨论，设计心得 .18 -九、主要参考资料：.18附录19一、题目：压床机械设计二、原始数据与要

2、求1. 工作原理压床机械是有六杆机构中的冲头滑块向下运动来冲压机械零件的。图13.1 为其参考示意，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 制阻力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。ei井心刪力拽(3)2. 设计要求电动机轴与曲柄轴垂直，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土 5%。要求凸轮机构的最

3、大压力角应在许用a 之，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a 13. i设计数据册号123455f3g10转唸忖(r mm)929088909295908S90和离，n. mui閒40L 4010旳504040454廿腔离 xv .mm140200135140 j】如150刚南10蹤离y mm圖ISO1B0160L6D200m;Sh170m150ISO310140从200 他170】站上极限角h/C)120120E2012012012012020120ISO下概啟闘606060KQ闘60?L|旦43CO4刚noo4S00 j4Z003

4、S0Q4200440045OQL血fn质虫叫廟6-t6870727176GO旦鬲？陛石转劝揃Ui/Cke tt?)Ii0u2l0. 20.2810.50.380, 10Q* 120+461(fr块6竝脱“鮭36304040363230SO45岳杆4 妊n*j/kg-io50如创闔60155a$0摇杆击J心犊动慣畐0.20, 22a 240.跖3 22a 250.竝CJ.閱0.豁从动件蝕大升樹n202020302020202020从动件运动规構余張正船氽歿止幔弟弦正敕卷加 耳减il滋许用压力角心30*30*3QC3030*,3CTJ 70*騎70*犁砂1T74*远休止站良 10*10*IO!0*

5、匹10ur10101回觀这动轴葛770*附70I.：57T杆动力 导詢静祈4.设计谷1根据压床机械的工作原理，拟定23个其他形式的执行机构连杆机构, 并对这些机构进展分析比照。2根据给定的数据确定机构的运动尺寸，1 ,I。要求用图解法设计，并写出设计结果和步骤。3连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，编制程序，分 析出滑块6的位移、速度、加速度和摇杆4的角速度和角加速度，并画出运动曲线， 打印上述各曲线图。4凸轮机构设计。根据所给定的参数，确定凸轮的根本尺寸基圆半径， 偏距和滚子半径，并写出运算结果。将凸轮机构放在直角坐标系下，编程画出 凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮

6、机构仿真模型。三、执行机构方案选型设计实现此题工作要求的机构运动方案： 方案1:齿轮系和齿条按时序式组合。如图1所示，执行机构以齿轮1为原动件，齿轮1和齿轮3均为不完全齿 轮，以实现齿轮2和齿轮4不能同时转动。用齿轮2或齿轮4带动齿轮5运动, 6为齿条。构造优点： 传递的功率和速度围较大； 能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠； 构造紧凑、工作可靠，可实现较大的传动比； 齿轮和齿条直接啮合，传动灵敏性非常高。 构造缺点： 齿轮的制造、安装要求较高，因而本钱也较高； 不宜作远距离传动； 在工作中有较大的冲击力，齿轮和齿条易顺坏，使用寿命 短。图1方案2:曲柄摇杆和扇形齿轮-齿条机构

7、串联。如图2所示，曲柄摇杆机构-I实现扇形齿轮上下往复摆动，从而带动 冲头上下往复运动。驱柄动力通过齿轮机构输入。构造优点： 扇形齿轮齿条机构具有良好的构造及传动刚性； 扇形齿轮齿条机构具有良好的构造及传动刚性； 曲柄摇杆机构制造工艺简单，制造本钱低； 机构缺点： 扇形齿轮、齿条的制造、安装要求较高，本钱也较高； 载荷有较大的冲击力，扇形齿轮、齿条易受损，使用寿命短。图2方案3:齿轮和曲柄导杆及滑块机构按时序式连接。如图3所示，由齿轮01带动齿轮02转动，齿轮02轴再驱动曲柄导杆机构 运动。曲柄驱动AB上下摆动，从而使滑块D满足运动要求。机构优点： 齿轮传动构造紧凑、传动效率高和使用寿命长；

8、齿轮传动的功率大、转速高； 曲柄导杆机构制造工艺简单，本钱低；机构缺点： 制造齿轮需要有专门的设备，安装精度高，本钱高； 啮合传动会产生噪声。Os01图3方案4:曲柄摇杆和滑块机构连接。如图4所示，由曲柄带动摇杆上下往复摆动，从而使滑块满足运动要求 机构优点； 加工制造容易，本钱低； 承载能力较大，使用寿命长； 机构缺点： 机械效率低； 不宜用于高速运动。综合分析选定执行机构：压床机构设计要求使用寿命为10年，载荷有中等冲 击，按小批量规模生产，因而应选用使用寿命较长、承载能力较大、生产本钱低 的执行机构。因此，选用执行机构方案4。四、机构设计1、连杆机构的设计设计 容连杆机构的设计及运动分析

9、单位mm0 仃 m1r /mi n符号1X X2f12 卜I X1 丨=J a数据03 14060120106 1500.50.3901：Xi= 30mm,X2= 140mm, Y= 150mm, 仁 120, 2=60, H=150mm，LJ =0.5,国=0.3由条件可知：60, 三 ，二叵是等边三角形2作图步骤：确定点04的位置; 根据机构设计数据，画出点02的位置； 画出 E 的两个极限位置 耳和凹 ; 分别连接巧和； 以02为圆点O2B2为半径画圆弧，与B1O2交于点E; 以凶为圆心 凹的一半为半径画圆，并延长凹 与圆相交与点因，H 与圆相交于点，如图5所示140图5通过测量得：I由

10、上可得:符号亘s1亘0单位mm万案51502005045217472、凸轮机构的设计符号s3ss从动件运动规 律单位m m。方案52030701070正弦有在推程过程中:当曰时，且 W，那么有a=0,即该过程为加速推程段;当国时，且，那么有a=0即该过程为减速推程段所以运动方程在远休止过程中：s=0,【 I在回程过程中：，且，且由，I得:I，那么有a=0即该过程为加速回程段；在近休止过程中：s=0,1运用MATLAB软件处理得如下表的数据:囘理论廓线半径实践廓线半径1043.609737.97112045.842040.83483051.459145.35444056.607450.20615

11、059.277253.47276061.868255.50907064.203256.20328064.203256.20329066.772655.362110068.362752.929411067.767049.281812064.231945.074113058.016941.097614050.687338.14621504537160453717045371804537190437200453721045372204537230453724045372504537260453727045372804537290453730045373104537320453733045373404

12、53735045373604537凸轮廓线如下：4020-20-40-60点线表示基圆虚线表示实际廓线点画线表示理论廓实线表示滚子zOY X-80-60-40-2020406080五、传动方案设计1、选择电动机类型： 按条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机。2、确定电动机的转速：工作机轴转速为：，考虑到重量和价格，选用同步转速为1000r/min的Y系列异步电动机Y132S-6其满载转速I I3、总传动比和各级的传动比： 、传动装置总传动比：同 、各级传动比：I ，取三I ，得 、确定各齿轮的齿数:选上J，那么11 / 21由上可得:符号回回叵m单位。mm万案522592288203

13、.5、确定齿轮4的角速度:4、减速器的构造图如图6,所示Z4图6六、机构运动分析与力的分析以E1为原点，分别建立直角坐标系 凶 和凹，如图7所示。1、位置分析在直角坐标系xOzy下，用复数矢量法作机构的运动分析。用矢量形式写出机构封闭矢量方程式：应用欧拉公式将式a的实部和虚局部离得 消去式b中求出B 2得 式中：解之可得在直角坐标系m中滑块6上点D的坐标为点D的最低位置为I X 滑块6上点D的位移为2、速度分析 在直角坐标系xOy中, 摇杆4的角速度为滑块6的速度为3、加速度分析在直角坐标系xOy中，摇杆4的角加速度为 滑块6的加速度为使用MATLAB绘制滑块6的运动曲线图如下:1滑块6的位移

14、曲线210位移变化图像移 位200190180170160角度2滑块6的速度曲线3滑块6的加速度曲线L /1/-2.54X 10加速度变化图像5 O05-1501- -度速加-3080159239318398477557角度七、制定机械系统的运动循环图卜八、设计结果分析、讨论，设计心得机械原理课程设计是机械原理课程当中一个重要环节， 通过了三周的课程设 计使我从各个方面都受到了机械原理的训练，对机械的有关各个零部件有机的结 合在一起得到了深刻的认识。由于在设计方面我们没有经历，理论知识学的不全 面，在设计中难免会遇到各种的问题，不过在教师和同学的帮助下我将它们一一 都解决了。在设计过程中，培养

15、了我的综合应用机械原理课程及其他课程的理论知识。 使我对于实际生产中的设计计算过程有了一个更加形象、生动和鲜明的了解和体会，同时，在这过程中也锻炼了我通过各种手段解决问题的能力和查阅各种设计 资料进展设计的能力。由于在这次设计过程量运用了计算机辅助设计， 使我对CAD等工程软件的应 用水平有了很大的提高，这对于我来说是一次十分难得的时机，很有助于我们将 来在实际工作中的应用。我也体会到了应用计算机辅助设计的优点， 增强了我学 习工程软件的兴趣。总之，这次课程设计使我在各个方面都有了新的提高。非常感教师的辛勤指导和不厌其烦的细心教导！ 也感学校我们提供了这次难 得的锻炼时机，希望在以后的学习生涯

16、中有更多时机参加类似的实践活动。九、主要参考资料1. 陆风仪主编机械原理课程设计.机械工业.20062. 恒、作模主编机械原理.高等教育.20063. 吴宗泽主编.机械设计实用手册.化学工业.2010附录圆半径rt=%3.4fe=%3.4fh=%3.4fft=%3.4ffs=%3.4f fh=%3.4f 用压力角clear;clc;rb=45;rt=8;e=15;h=20;ft=70;fs=10;fh=70;alp= 30;fprin tf(1,基rb=%3.4f mmn,rb)fprin tf(1,滚子半径mmn,rt) fprin tf(1,推杆偏距mmn,e)fprin tf(1,推程升

17、程mmn,h)fprin tf(1,推程运动角mmn,ft)fprin tf(1,远休止角mmn ,fs)fprin tf(1,回程运动角mmn ,fh)fprin tf(1,推程许alp=%3.4f mmn,alp) hd=pi/180;du=180/pi; se=sqrt(rbA2-eA2); d1=ft+fs;d2=ft+fs+fh;s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft); at=zeros(ft);atd=zeros(ft);pt=zeros(ft); for f=1:ftif fatm atm=atd(f);endendfprintf(1,最大压

18、力角atm=%3.4f 度n ,atm)for f=1:ftif abs(atd (f)-atm)alpfprintf(1,凸轮推程压力角超出许 用压力角，需增大基圆半径！n)endptn=rb+h;for f=1:ftif pt(f)pt npt n=pt(f);endendfprintf(1,轮廓最小曲率半径 ptn=%3.4fmmn,pt n)for f=1:ftif abs(pt(f)-pt n)0.1ftn=f;breakendendfprintf(1,对应位置角ftn=%3.4f 度n ,pt n)if ptnahmahm=ahd(f);endendfprintf(1,最大压力角a

19、hm=%3.4f 度n,ahm)for f=d1:d2if abs(ahd(f)-ahm)alf%fpintf(1,凸轮推程压力角超出许用压力角，需增大基圆半径！n)% endphn=rb+h;for f=d1:d2if ph(f)ph nphn=ph(f);endendfprintf(1,轮廓最小曲率半径phn=%3.4fmmn,ph n)for f=d1:d2if abs(ph (f)-ph n)0.1fhn=f;breakendendfprintf(1,对应位置角ftn=%3.4f 度n ,pt n)if phn rt+5fprintf(1,凸轮推程压力角小于许用压 力角，需增大基圆半径

20、或减小滚子半径！n)endn=360;s=zeros (n );ds=zeros (n );r=zeros (n );rp=zeros( n);x=zeros (n );y=zeros (n );dx=zeros (n );dy=zeros (n)5xx=zeros (n );yy=zeros (n );xp=zeros (n );yp=zeros( n);xxp=zeros (n );yyp=zeros( n);for f=1: nif fft/ 2 & fft & fd1 & fd2 & f=ns=0; ds=0;endxx(f)=(se+s)*si n( f*hd)+e*cos(f*hd

21、);x=xx(f);yy(f)=(se+s)*cos(f*hd)-e*si n(f*hd);y=yy (f);dx( f)=(ds-e)*si n(f*hd)+(se+s)*cos(f*hd);dx=dx (f);dy(f)=(ds-e)*cos(f*hd)-(se+s)*si n(f*hd);dy=dy(f)； xp(f)=x+rt*dy/sqrt(dxA2+dyA2);xxp=xp(f);yp(f)=y-rt*dx/sqrt(dxA2+dyA2);yyp=yp(f);r(f)=sqrt(dxA2+dyA2); rp(f)=sqrt(xxpA2+yypA2);end%推程加正弦加速for f

22、=10:10:ftnu=f xx(f) yy(f) xp(f) yp(f);disp (nu)endfor f=d1:10:d2nu=f xx(f) yy(f) xp(f) yp(f);disp (nu)endfor f=10:10: nnu=f r(f) rp(f);disp (nu)endH仁 plot(xx,yy,k-.)axis(-(rb+h-10)(rb+h+10)-(rb+h+10)(rb+h+10)axis equaltext(rb+h+3,0,X)text(rb+rt+3,0,Y)text(-5,5,O)title(偏置移动从动盘形凸轮设计)hold onplot(-(rb+h

23、) (rb+h),0 0,k)plot(0 0,-(rb+h) (rb+h),k)plot(e e,0 (rb+rt),k-)ct=li nspace(0,2*pi);H2= plot(rb*cos(ct),rb*si n(ct),.k)plot(e*cos(ct),e*si n(ct),k-,markersize,5) H3=plot(e+rt*cos(ct),se+rt*si n( ct),k) plot(xp,yp,:k);%lege nd(H1,H2,H3)text(-80,60,点线表示基圆)text(-80,50,虚线表示实际廓线)text(-80,40,点画线表示理论廓线) text(-80,30,实线表示滚子)