机械原理压床机构设计及分析说明指导书.docx

机械原理课程设计题 目 压床机构设计及分析 学 院 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 对口机设1301班 学 生 学 号 030039 指导老师 周兴宇 二一五年七月五日工学院课程设计评审表学生姓名专业机械设计制造及其自动化年级级学号设计题目压床机构设计及分析评价内容评价指标 评分权值评定成绩业务水平有扎实基础理论知识和专业知识；能正确设计零件机械加工工艺规程，正确计算课程设计中所需数据，合理设计课题要求工序所需夹具。独立进行设计工作，能利用所学知识和技能去发觉和处理实际问题；能正确处理设计数据；能对课题进行理论分析，得出有价值结论。40课程设计（设计说明书、图纸）质量叙述充足，结论严谨合理；设计方法正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语正确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整齐、正确；图纸绘制符合国家标准；计算结果正确；工作中有创新意识；对前人工作有改善或突破，或有独特见解。30工作量、工作态度按期完成要求任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10答辩能利用所学知识和技能去发觉和处理实际问题；综述简练完整，有见解；立论正确，叙述充足，结论严谨合理。20累计100指导老师评语目 录1 前言- 1 -2 压床机构设计要求- 2 -2.1 压床机构简介1- 2 -2.2 设计数据- 2 -2.3 设计内容- 3 -2.3.1 机构的设计及运动分折- 3 -2.3.2 机构的动态静力分析- 3 -2.3.3 凸轮机构构设计- 3 -3 压床机构的设计- 5 -3.1 导杆机构设计及运动简图绘制- 5 -3.1.1 导杆机构设计- 5 -3.1.2 机构运动简图绘制- 7 -3.2 机构运动速度分析- 7 -3.3 机构加速度分析- 9 -3.4 机构动态静力分析- 10 -4 凸轮机构设计- 14 -4.1 从动件位移曲线确定- 14 -4.2 凸轮轮廓绘制- 15 -5 结论- 16 -致 谢- 17 -参考文献- 18 -1 序言机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全方面机械运动学和动力学分析和设计训练，是本课程一个关键实践步骤。是培养学生机械运动方案设计、创新设计和对工程实际中多种机构进行分析和设计能力一门课程。其基础目标在于：（1）深入加深学生所学理论知识，培养学生独立处理相关本课程实际问题能力。（2）使学生对于机械运动学和动力学分析设计有一较完整概念。（3）使学生得到确定运动方案训练，并含有初步设计选型和组合和确定传动方案能力。（4）经过课程设计，深入提升学生运算、绘图、表示、利用计算机和查阅技术资料能力。（5）培养学生综合利用所学知识，理论联络实际，独立思索和分析问题能力和创新能力。此次课程设计是我们在学习了大部分专业基础课和专业课后进行。这是我们对几年来所学各科课程一次深入综合性复习，也是一次理论联络实际训练。所以，在我们大学生活中占相关键地位。就我个人而言，我期望经过这次课程设计对自己未来将从事工作深入适应性训练，期望自己在设计中能锻炼自己分析问题、处理问题、查资料能力，为以后工作打下良好基础。因为能力有限，设计还有很多不足之处，期望各位老师给指导。2 压床机构设计要求2.1 压床机构介绍1图2.1所表示为压床主体机构。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三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，从而使导杆机构滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴速度波动，在曲柄轴A另一端装有供润滑导杆机构各运动副用油泵凸轮机构。图2.1 压床主体机构2.2 设计数据导杆机构及凸轮机构设计数据如表2.1所表示。表2.1 设计数据题目符号数据单位导杆机构设计及运动分析50mm14022060120150mm100导杆机构动态静力分析660N4403000.280.0854000N凸轮机构设计h17mma30d055d0125d0852.3 设计内容2.3.1 机构设计及运动分折已知：中心距x1、x2、y，构件3上、下极限角，滑块冲程H，比值CE/CD、EF/DE，各构件质心S位置，曲柄转速n1。要求：设计导杆机构，作机构运动简图、机构12个位置速度多边形和加速度多边形、滑块运动线图。以上内容和后面动态静力分析一起画在l号图纸上。2.3.2 机构动态静力分析已知：各构件重量G及其对质心轴转动惯量JS(曲柄1和连杆4重力和转动惯量（略去不计)，阻力线图(图2.2)和导杆机构设计和运动分析中所得结果。要求：确定机构一个位置各运动副中反作用力及加于曲柄上平衡力矩。作图部分亦画在运动分析图样上。2.3.3 凸轮机构构设计已知：从动件冲程H，许用压力角，推程角d0，远休止角d01，回程角d0，凸轮和曲柄共轴。要求：按确定凸轮机构基础尺寸求出理论廓线外凸曲线最小曲率半径。选择滚子半径r，绘制凸轮实际廓线。以上内容做在1号图纸上。图2.2 压床阻力线图3 压床机构设计3.1 导杆机构设计及运动简图绘制3.1.1 导杆机构设计导杆机构设计参数如表3.1所表示，其机构简图图3.1所表示。表3.1 导杆机构设计参数单位mm（）mmr/min符号X1X2HHCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据50140150601201501/21/41001/21/2图3.1 压床导杆机构简图依据压床导杆机构设计参数和机构简图对各构件尺寸进行计算。已知：X150mm，X2140mm，Y220mm，60，120，H150mm，C/CD=1/2, F/D=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/D=1/2。由条件可得；DE=60D=DEDE等边三角形 过D作DJE，交E于J，交F1F2于HJDI=90HDJ是一条水平线，DHFFFFE过F作FKE 过E作EGFF，FKEG在FK和EGF中，KGF，F=EF, FKE=EGF=90FKEGFK= GFE=K+KE, FF=FG+GFE=FF=HDE是等边三角形D=F=H=150mm F/D=1/2, C/CD=1/2 F=D/4=150/4=37.5mm CD=2*D/3=2*150/3=100mm连接AD,有tanADI=X1/Y=140/220=12.8又AD=X2+Y2=502+2202=225.6mm在三角形ADC和ADC中，由余弦定理得： AC=CD2+AD2-2ADCDcos(120-12.8)=272.4mmAC=CD2+AD2-2ADCDcos(60-12.8)=173.80mmAB=(AC-AC)/2=49.3mm BC=(AC+AC)/2=223mmBS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 BS2=BC/2=223/2=111.5mm DS3=D/2=150/2=75mm经过以上计算可得连杆各构件尺寸如表3.2所表示。表3.2 导杆机构各构件尺寸ABBCBS2CDDEDS3EF49.3mm223mm111. 5mm100mm150mm75mm37.5mm3.1.2 机构运动简图绘制依据3.1.1计算结果，做机构运动简图图3.2所表示。图3.2 压床机构运动简图3.2 机构运动速度分析已知：n1=100r/min；1=n1602 rad/s=10.47 rad/s vB=1LAB=10.470.0493=0.516m/s 大小 ? ?方向 CD AB BC选择百分比尺=0.005（m/s）/mm，作速度多边形图3.3所表示。图3.3 压床机构速度多边形 VC=V*pc=0.00599=0.496m/s VCB=V*bc=0.0055=0.025m/s VE=3*lde=4.960.15=0.744m/s 大小 ? ?方向 /导路 ED FE VF=V*pf=0.005150=0.75m/s VFE=V*fe=0.0056=0.03m/s VS2=V*ps2=0.00598=0.49m/s VS3=V*ps3=0.00574.4=0.372m/s2=VBCLBC=0.11rad/s 3=VCLCD=0.496rad/s 4=VEFLEF=0.8rad/s 计算得出机构中各构件速度如表3.3所表示。表3.3 构件速度参数项目VBVCVEVF1234数值0.541450.4960.7440.7510.470.114.960.8单位m/srad/s3.3 机构加速度分析由构件速度参数得： ac = aCDn + aCDt = aB + aCBn + aCBt 大小 ? ? ?方向 ? CD CD BA CB BC aB=12*lAB=10.4720.0493=5.4m/s2 3=aBpb=5.4150=0.036m/s2 aCBn=22*lCB=0.1120.223=0.0027m/s2 aCDn=32*lCD=4.9620.1=2.46m/s2 aEFn=42*lEF=0.820.0375=0.24m/s2 aF = aE + aFEn + aFEt 大小 ? ?方向 FE EF选择百分比尺=0.036（m/s）/mm，作加速度多边形图3.4所表示。图3.4 压床机构加速度多边 aC=a*c=0.03667=2.412m/s2 aCBt=a*cb=0.03683=2.988m/s2 aCDt=a*cc=0.0363=0.108m/s2 aE=32*lde=4.9620.15=3.96m/s2 aF=a*f=0.036114=4.104m/s2 aS2=a*s2=0.036109=3.924m/s2 as3=a*s3=0.03652=1.872m/s2 2=aCBtLCB=2.9880.223=13.39rad/s2 3=aCDtLCD=0.1080.1=1.08rad/s2计算得机构中各构件加速度如表3.4所表示。表3.4 构件加速度参数项目aBaCaEaFaS2aS323数值5.42.4123.694.1043.9241.87213.391.08单位m/srad/s3.4 机构动态静力分析导杆机构动态静力分析参数如表3.5所表示。表3.5 导杆机构动态静力分析参数G2G3G5FrmaxJS2JS3数值66044030040000.280.085单位NKg.m2各构件惯性力和惯性力矩以下： FI2=-m2as2=G2*aS2/g=6603.924/9.8=264.27N FI3=-m3as3=G3*aS3/g=4401.72/9.8=84N FI5=-m5aF=G5*aF/g=3004.104/9.8=125.63N Fr=400N MI2=-JS2*2=0.2813.39=3.75N/m MI3=-JS3*3=0.0851.08=0.0918N/m Ls2=MI2/FI2=14mm Ls3=MI3/FI3=1.09mm（1）求构件4、5每个运动副反力。选择百分比尺=10N/mm，作其受力及力多边形图3.5图3.5 构件4、5受力及力多边形图3.5 构件4、5受力及力多边形列平衡方程：F54+F65+FI5+G5+Fr=0则F45=270N； F65=70N（2）求构件2、3每个运动副反力。F45=F34（方向相反）杆2对C点求力矩，可得： F12t*LBC-G2*LG2-FI2*LFI2=0 解得F12t=115.54N对杆3进行分析，对C点求力矩,可得： F63t*LCD-G3*LG3-F43*L43=0解得F63t=20.16N对杆2、3整体受力分析，选择百分比尺=10N/mm，作其受力图图3.6所表示。图3.6 构件2、3受力及力多边形由图可得: F12n=1073=730N F63n=1044=440N F12=1076=760N F63=1046=460N（3）求作用在曲柄AB上平衡力矩Mb。曲柄AB受力分析图3.7所表示。图3.7 曲柄AB受力分析F61=-F21 =760NMb=F21* L =7600.0493=37.468Nm由上述计算可得机构中各构件受力情况如表3.6所表示。表3.6 压床机构各构件受力情况项目数值2642784.04125.633.750.091837.46844020.16单位NN/mN项目数值730115.542702702707016051605单位N4 凸轮机构设计4.1 从动件位移曲线确定凸轮机构设计参数如表4.1所表示。表4.1 凸轮机构设计参数符号h单位mm（）数值1730552585图4.1 诺谟图由图4.1所表示诺谟图可得H/r 0=0.45， 即 r 0=H/0.45=17/0.45=37.778mm取r0=38mm；r1=4mm.选择百分比尺=0.0005m/mm，绘制从动件位移曲线图4.2所表示。v图4.2 从动件位移曲线4.2 凸轮轮廓绘制依据图4.2所表示凸轮从动件位移曲线，绘制凸轮轮廓曲线图4.3所表示。图4.3 凸轮轮廓曲线5 结论对于机械原理,我对其一直表示很害怕,因为我听学长学姐说机械原理这门课极难学，大家全部挂在这上面了。所以，我在平时花费在机械原理时间也比其它课多很多，期末考试成绩也不错。机械原理课程设计这是我入大学一次做课程设计。开始我不知道什么是课程设计，所以有些茫然和不知所措，但在老师指导和同学相互帮助下还是按时完成了设计。这次课程设计让我体会很深，也学到了很多新东西。“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行”，不经过实践，我们又怎么能将书里知识和实际联络在一起。在这次课程设计中，充足利用了所学机械原理知识，依据设计要求和运动分析，选择合理分析方案，从而设计出比较合理机构来。这次课程设计，不仅让我们把自己所学知识利用到实际生活中去，设计部分对社会有用机构，也让我们深刻体会到团体合作关键性，因为在以后学习和工作中，但靠我们自己个人力量是远远不够，必需积聚大家智慧，才能发明出令人满意产品来。经过这次试验我才亲身体会到自己学知识和实际动手之间还有一定差距。首先在画图方面，怎样布局才能使图让人清楚易懂，不显得空旷和不浪费纸张。其实要事先想好在哪一部分画什么，并确定对应百分比尺。在对结构进行力分析时候，首先要确定各杆运动方向，再确定其受力方向。在画图时候要努力争取正确，只有这么才能使计算结果和实际相差不大。在画图过程中，间接帮我们复习了以前知识，比如机械制图，理论力学等。同时，这次课程设计也为我们以后毕业设计打下了一个基础，我相信，经过这次设计，我们毕业设计时候不再见象现在这么茫然了，也一定能做好它。 致 谢经过对压床力学分析，我们愈加好了解了压床设计原理及其运动规律，即使在绘图中我们碰到了很多困扰和难点，但在老师同学帮助下很快处理了这些迷惑。经过讨论分析我们也从中学到了很多东西，收获了很多平时学不到知识。感谢帮助我老师和同学。参考文件1 孙桓，陈作模.机械原理M.北京高等教育出版社，1997.2 曲继芳.机械原理课程设计M.北京：机械工业出版社，1989.3 申永胜.机械原理M.北京：清华大学出版社，1999. 4 邹慧君.机械原理课程设计手册M. 北京：高等教育出版社，1998.