机械原理课程设计说明书.docx

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1、机械原理课程设计说明书 机械原理课程设计说明书设计题目：压床机构设计 自动化院（系）机械制造专业 班级机制0901 学号20222811022 设计者罗昭硕 指导老师赵燕 完成日期2022 年1 月4日 一、压床机构设计要求 1 压床机构简介及设计数据 1.1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z1-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。 1.2设计数据 1.1

2、机构的设计及运动分折 已知：中心距x1、x2、y, 构件3的上下极限角，滑块的冲程H，比值CE CD、EFDE，各构件质心S的位置，曲柄转速n1。 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l号图纸上。 1.2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97)以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。 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。 1.3飞轮设计 已知：机器

3、运转的速度不均匀系数由两态静力分析中所得的平衡力矩Mb;驱动力矩Ma为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。 要求：确定飞轮转动惯量J。以上内容作在2号图纸上。 1.4凸轮机构构设计 已知：从动件冲 程H，许用压力角 推程角。，远 休止角?，回程角， 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。选取滚子 半径r，绘制凸轮实际 廓线。以上内容作在 2号图纸上 压床机构设计 二、连杆机构的设计及运动分析 1、作机构运动简图 如图所示 机构运动速度分析： 项目 L AB L BC L DE L EF L BS2 L DS3 L C

4、D 数值 69.01 314.42 210 52.5 157.21 105 140 单位 mm 设计内容 连杆机构的设计及运动分析 单位 mm （o） mm r/min 符号 X 1 X 2 y H CE/CD EF/DE n 1 BS2/BC DS3/DE 数据 50 140 220 60 120 180 1/2 1/4 100 1/2 1/2 已知：n 1=90r/min ； 1 = 260 1?n rad/s = 260 90? =9.425 逆时针 v B = 1l AB = 9.4250.069010.65 m/s C v = B v + Cb v 大小 ? 0.65 ? 方向 CD

5、 AB BC 选取比例尺v=0.005m/s/mm ，作速度多边形图 v C u v pc 0.005121.2=0.606m/s v CB u v bc 0.00525.68=0.128m/s v E u v pe 0.005181.8=0.909m/s v F u v pf 0.005182.6=0.913/s v FE u v ef 0.00534.95=0.175m/s v S 2 u v 2 ps 0.005125.1mm 0.626m/s v S 3 u v 3ps 0.00590.88mm 0.454m/s 2 BC CB l v 0.128/0.31442=0.407rad/s

6、 (顺时针) 3 CD C l v 0.606/0.140=4.329rad/s (逆时针) 4 EF FE l v 0.175/0.0525=3.333rad/s (顺时针) 机构运动加速度分析： 项 目 B C E F v S 2 3 S 1 2 3 4 数值 0.65 0.606 0.909 0.913 0.626 0.454 9.425 0.407 4.329 3.333 单位 m/s Rad/s a B =12 L AB =9.4252 0.06901=6.130m/s 2 a n CB =22 L BC =0.4072 0.31442=0.052m/s 2 a n CD =32 L

7、 CD =4.3292 0.14=2.624m/s 2 a C = a n CD + a t CD = a B + a t CB + a n CB 大小： ？ ？ ？ 方向： ？ C D CD B A BC C B 选取比例尺a=0.05m/s/mm,作加速度多边形图 a C=u a c p =0.0585.63=4.282m/s 2 a e =u a e p =0.05128.45=6.422m/s 2 a t CB =u a c m =0.05178.4=8.919 m/s 2 a t CD =u a c h =0.0567.70=3.385 m/s 2 a F = a E + a n E

8、F + a t EF 大小： ？ ? 方向： F E EF a F =u a f p =0.05119.49=5.975 m/s 2 a s2=u a 2s p =0.0556.81=2.841m/s 2 a s3=u a 3 s p=0.0564.22=3.211 m/s2 2= a t CB/L CB=8.919 /0.31442=28.37 m/s2 3= a t CD/L CD=3.385/0.14=24.18 m/s2 机构动态静力分析 G2G3G5F rmax J s2J s3 方案1600 1040 840 11000 1.35 0.39 单位N Kg.m2 一各构件的惯性力，惯

9、性力矩： F I2=m2*a s2=G2*a s2/g=16002.841/9.8=463.84N（与a s2方向相同）F I3=m3*a s3= G3*a s3/g=10403.211/9.8=340.76N（与a s3方向相反）F I5= m5*a F=G5*a F/g=8405.975/9.8=512.14N（与a F方向相反） F r=F rmax/10=11000/10=1100N M I2=J s2*2=1.3528.37=38.30N.m （逆时针） M I3=J s3*3=0.3924.18=9.430N.m （逆时针） L n2= M I2/F I2=38.30/463.84

10、=82.57mm L n3= M I3/F I3=9.430/340.76=27.67mm 二计算各运动副的反作用力 (1)求力F45，F65 对构件5进行力的分析，选取比例尺F=20N/mm， 作其受力图 构件5力平衡：F45+F65+F r+F I5+G5=0 则F45=F*L=20122.09=2441.8N F65=F L65=2014.49=289.8N F43=-F45 (2)1.对构件2受力分析 杆2对点C求力矩得： F I2*L1 +F t12*L BC-G2*L3=0； 463.840.1414+F t120.31442-1600 0.06822=0；解得F t12=138.

11、56N 杆2对B点求力矩，可得： F I2*L4+G2L2 -F t32*L BC =0 463.8423.70+160068.22- F t32314.42=0 F t32=382.12N 2. 对构件3受力分析 由杆3对点C求力矩得： F43*L1-G3*L2+F I3*L3-F t63*L CD =0； 2441.869.81-104034.37+ 340.760.5648-F t63140=0； 解得F t63=963.64N 构件3对E点求矩得： F n23*L6-F t23*L5-F I3*L4-G3*L7-F t63*L DE=0 F n2367.70-382.1217.78-3

12、40.7654.77-1040103.69-963.64210=0 F n23=4757.33N. 3.求力F n12，F n63 对杆组23进行力的分析得： F43+F I3+G3+F t63+F n63+ F I2+G2+F n12+F t12=0 大小：？ 方向： 选取比例尺F=20N/mm，作其受力图 则 F n12=20341.22=6824.4N；F n63=20110.7=2214.1N. (3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩M b M b=F21L AB=261.97100.04928=129.10N.m F61=F21=261.9710=2619.7N. 项目 F I2 F I

13、3 F I5 M I2 M I3 M b F n 63 F t 63 数值 463.84 340.76 512.14 38.30 9.430 2214.1 963.64 单位 N N.m N 项目 F n 12 F t 12 F n 23 F t 23 F 34 F 45 F 56 F 61 数值 6824.4 138.56 4757.33 382.12 2441.8 2441.8 289.8 单位 N 二 凸轮机构设计 所以有 H/r 0=0.45, 即有 r 0=H/0.45=17/0.45=37.778mm 取r 0=39mm 取r r =5.6mm 在推程过程中： 由a=2H 2 co

14、s(/0)/（202）得 符号 h 0 01 0 单位 mm （0） 方案1 17 30 55 25 85 当0 =550时，且=0,即该过程为加速推程段, 当0 =550时,且=22.50, 则有a=42.50, 则有a=0,即该过程为加速回程段 所以运动方程S=H1+cos(/0)/2 0050100150202250300350400 S 17 16.855 16.426 15.725 14.782 13.622 12.289 10.826 9.284 450500550600650700750800850 S 7.716 6.174 4.711 3.378 2.218 1.273 0.574 0.145 0 单位(mm)