机械原理、设计综合课程设计任务书终.doc

河北联合大学机械基础综合课程设计任务书
题目一 压床的设计与分析
一、设计题目
压床是应用广泛的锻压设备，图1所示为某压床的示意图，其中六杆机构ABCDEF为其执行机构。图中电动机经带传动，带动二级圆柱齿轮减速器（Z1—Z2、Z3—Z4）将转速降低，然后带动曲柄1转动，再经六杆机构使滑块5上下往复运动，实现冲压。在曲柄轴A上装有飞轮（未画出）。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的各运动副供油。
工作条件：连续单向运转，工作时有轻微冲击，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作。

图1 压床机构
二、设计数据
表1 已知数据
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
连杆机构的设计及运动分析
h1(mm)
50
60
70
52
50
48
47
46
49
45
h2(mm)
220
200
310
110
112
115
118
120
122
125
=60°，=120°，=0.5，=0.25, ，确定偏距
滑块行程H(mm)
150
180
210
190
160
165
170
175
180
185
曲柄转速n1 (r/min)
100
90
120
95
110
115
105
125
120
110
力分析及飞轮转动惯量的确定
工作阻力 (N)
4000
7000
11000
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
BC杆质量 (kg)
60
60
82
70
72
84
76
78
76
82
DE杆质量(kg)
40
40
42
40
42
44
46
48
46
42
滑块质量 (kg)
30
55
80
30
50
60
45
55
65
50
曲柄AB转动惯量 (kg·m2)
0.82
0.64
1.35
0.8
0.7
1.0
0.9
0.78
0.75
0.85
BC杆的转动惯量 (kg·m2)
0.18
0.20
0.30
0.25
0.35
0.18
0.20
0.30
0.25
0.35
许用不均匀系数
0.1
0.11
0.12
0.1
0.11
0.12
0.1
0.11
0.12
0.09
凸轮
机构
设计
从动件行程
17
18
19
16
15
17
18
19
16
15
偏距e
10
许用压力角
30°
32°
34°
35°
30°
32°
34°
35°
30°
32°
推程运动角
55°
60°
65°
60°
55°
60°
65°
60°
70°
60°
远休止角
25°
30°
35°
25°
30°
35°
25°
30°
35°
30°
回程运动角
85°
80°
75°
85°
80°
75°
85°
80°
75°
74°
推程运动规律
余弦
等加速等减速
正弦
余弦
等加速等减速
正弦
余弦
等加速等减速
正弦
正弦
回程运动规律
正弦
余弦
等加速等减速
正弦
余弦
等加速等减速
正弦
余弦
等加速等减速
正弦
注：构件2、3的质心均在各杆的中点处，滑块5的质心在滑块的中心，曲柄AB的质心在A点，不计其余构件的质量及转动惯量。
三、设计任务
1、平面连杆机构的设计及运动分析
已知：滑块行程H，构件3的上、下极限角ψ3″、ψ3′，比值、，尺寸h1、h2 ，最小传动角，曲柄转速n1 。
要求：1）设计各构件的运动尺寸，作机构运动简图；
2）按给定位置（见第四部分）作机构的速度和加速度多边形；
3）作滑块的运动线图（s—j，v—j，a—j画在一个坐标系中）；
4）给出至少两种实现锻压要求的执行机构的其他运动方案简图，并进行对比分析。
2、平面连杆机构的力分析
已知：滑块所受工作阻力见图2所示，以及任务1中连杆机构设计和运动分析所得的结果，不考虑摩擦。
要求：1）按给定位置确定机构各运动副中的反力；
2）确定加于曲柄上的平衡力矩Mb 。
3、飞轮设计
已知：机器运转的许用速度不均匀系数［δ］，力分析所得平衡力Mb ，驱动力矩Md为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。
要求：确定飞轮的转动惯量JF 。
4、凸轮机构设计
已知：从动件行程h ，偏距e，许用压力角［α］，推程运动角，远休止角，回程运动角，从动件运动规律见表1，凸轮与曲柄共轴。要求：
1）按许用压力角［α］确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径rr ；
2）绘制凸轮实际廓线。
5、确定电动机的转速及功率，确定其具体型号
6、联轴器的选择
7、设计该机器的传动装置
1）带传动的设计
2）减速器的设计
要求：绘制减速器的装配图；绘制齿轮、轴、箱盖（或箱座）的零件图。
8、编写课程设计说明书，包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。
四、设计指导
1）曲柄位置图的作法如图3所示，取滑块在上极限位置所对应的曲柄位置作为起始位置，按曲柄转向，将曲柄圆周作十二等分，得12个曲柄位置；另外再作出滑块在下极限位和距下极限为H/4时所对应的曲柄位置1、和5′，每个同学取其中的三个点进行分析。
2）给定位置的机构简图、机构的速度多边形和加速度多边形，以及力分析的力多边形可合绘在一张图上；等效力矩曲线、能量指示图、机构输出构件的运动线图等合绘在另一张图上。
3）传动装置的设计见《机械设计课程设计》教材。

图2 滑块阻力曲线 图3 曲柄位置图

河北联合大学《机械基础综合设计》任务书

学生姓名：_____________ 学号：__________

题目二 插床的设计分析
一、 机械系统传动方案设计
插床机械系统传动方案可自行设计，亦可参考图1所示方案。图1传动装置采用V带传动和二级齿轮减速器，执行机构选择导杆机构，工作台相对刀具的进给机构选择凸轮机构。

图1 机械系统示意图 图2 冲头阻力曲线
插床运动方案设计要求：
(1) 插程和插刀每分钟往复次数见表1。
(2) 自上始点以下10-90mm范围内，插刀应尽可能等速切削。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，见图2。切削力F为常数，最大切削力见表1。刀具向上运动时为空回行程，无阻力。
(3) 行程速比系数见表1。
(4) 插刀切削受力点距滑枕导路线距离见表1，工作台面离地平面高度为550mm左右。工作台面离地平面高度为550mm左右。
(5) 滑块质量、导杆质量及其质心转动惯量见表1，滑块质心在C点，导杆质心位于AO1范围内，与摆动中心间的距离mm，其余构件的质量和转动惯量忽略不计。从电动机到曲柄轴传动系统的等效转动惯量(设曲柄为等效构件)为18kg·m2。
二、 执行机构工作原理
执行机构运动简图如图3所示。电动机经过减速传动装置带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y-y作往复运动，以实现刀具的切削运动。

图3 插床执行机构运动简图
三、 设计数据
表1给出了部分执行机构设计计算所需的数据，仅供参考，也可自行设计零件结构，计算相应参数。
表1 执行机构部分设计数据
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
导杆
机构
运动
分析
插削次数/min
50
49
50
52
50
48
47
46
49
45
插刀行程H (mm)
100
115
120
125
130
135
140
136
128
112
力臂d (mm)
100
105
108
110
112
115
118
120
122
125
曲柄lO2A (mm)
65
70
75
80
85
68
72
76
82
66
行程速比系数K
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.0
1.7
1.8
1.9
1.8
导杆
机构
动态
静力
分析
最大切削力Fmax(N)
8500
9600
10800
9000
10100
9200
8200
9800
8800
9200
滑块6质量m6 (kg)
40
50
60
60
50
60
45
55
65
50
导杆质量m4 (kg)
20
20
22
20
22
24
26
28
26
22
导杆4质心转动
惯量Js4 (kg ·m2)
1.1
1.1
1.2
1.2
1.2
1.3
1.2
1.1
1.2
1.2
凸轮
机构
设计
从动件最大摆角max
20°
20°
20°
20°
20°
20°
20°
20°
20°
20°
从动件杆长lO8D (mm)
125
135
130
122
123
124
126
128
130
132
许用压力角
40°
38°
42°
45°
43°
44°
41°
40°
42°
45°
推程运动角
60°
70°
65°
60°
70°
75°
65°
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°
四、 设计任务及指导
工作条件：该机床年工作日为300天，两班倒，有轻微冲击，传动比误差小于。
1、 连杆机构的设计及运动分析
根据给定的数据确定机构的运动尺寸, lBC=(0.5～0.6)lBO1。电动机轴与曲柄轴O2平行，导杆机构的最小传动角不得小于60°，要求：
1）设计平面连杆机构，作机构运动简图；
2）按给定位置作机构的运动分析（位移、速度、加速度）；
3）作滑块的运动线图（s-j，v-j，a-j画在一个坐标系中）。
2、 导杆机构的力分析。
已知：滑块所受工作阻力见图2所示，结合连杆机构设计和运动分析所得的结果。要求：1）按给定位置确定机构各运动副中的反力；
2）确定加于曲柄上的平衡力矩Mb，作出平衡力矩曲线。
3、 飞轮设计
已知：机器运转的许用速度不均匀系数［δ］=0.03，力分析所得平衡力矩Mb ，驱动力矩Med为常数，飞轮安装在曲柄轴O2上。要求：确定所需飞轮的转动惯量JF。
4、 凸轮机构设计
已知：凸轮与曲柄共轴，设计数据见表1。摆动从动件8的推程、回程运动规律均为等加速等减速运动。要求：
1）按许用压力角［α］确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径ro、机架lo2o8和滚子半径rr）。
2）绘制凸轮实际廓线。
5、 电机选型设计，确定电动机的额定功率和满载转速。
6、 传动装置设计计算（参见《机械设计课程设计指导书》）
设计V带传动和二级圆柱齿轮减速器。要求：
1）V带传动设计计算。
2）二级圆柱齿轮减速器设计计算（包括齿轮传动设计，轴的结构设计及强度校核，轴承选型设计及寿命计算，平键联接选型及强度计算）；绘制一对齿轮传动的啮合图。
3）绘制二级圆柱齿轮减速器装配图（0号）和关键零部件的零件图。
4）联轴器选型设计。
7、 编写设计说明书一份。包括综合设计任务书、设计参数数据、设计计算过程等。