机械原理课程设计之压床机构

1、机械原理课程设计说明书设计题目:学院：班级：设计者： 学号：指导老师:目 录 一、机构简介与设计数据 1.1. 机构简介 1.2 机构的动态静力分析 1.3 凸轮机构构设计 1.4. 设计数据 二、压床机构的设计 2.1. 传动方案设计 基于摆杆的传动方案 六杆机构 A 六杆机构 B 2.2. 确定传动机构各杆的长度 三 . 传动机构运动分析 3.1. 速度分析 3.2. 加速度分析 3.3. 机构动态静力分析 3.4. 基于 soildworks 环境下受力模拟分析： 四、凸轮机构设计 五、齿轮设计 5.1. 全部原始数据 5.2. 设计方法及原理 5.3. 设计及计算过程 参考文献 亠、机构简介与设计数据1.1. 机构简介图示为压床机构简图，其中六杆机构为主体机构。图中电动机经联轴器带动三对齿 轮将转速降低，然后带动曲柄1转动，再经六杆机构使滑块5克服工作阻力Fr而运动。为了减少主轴的速度波动，在曲柄轴 A上装有大齿轮Z6并起飞轮的作用。在曲柄轴的另 一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的供油。（a）压床机构及传动系统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

2、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9 7）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凸轮机构构设计已知：从动件冲程H,许用压力角a ? 推 程角3。，远休止角S ?，回程角S ，从动件的 运动规律见表9-5，凸轮与曲柄共轴。要求：按a 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 p。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1.4. 设计数据设计内容连杆机构的设计及运动分析符号单位mm度mmr/mi n数 据I50140220601201501/21/41001/21/2II60170260601201801/21/4901/21/2III 70200310601202101/21/4901/21/2连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定S G2G3G5N1/3066044030040000.280.0851/30:1060720r 5507000:0.640.2 11/3016001040840110001

3、.350.39凸轮机构设计aS/0mm01612040802075181303875209018135426520751、压床机构的设计2.1. 传动方案设计2.1.1.基于摆杆的传动方案优点：结构紧凑，在C点处，力的方 向与速度方向相同，所以传动角90，传动效果最好；满足急 回运动要求； 缺点：有死点，造成运动的不确定， 需要加飞轮，用惯性通过；2.12六杆机构A优点：能满足要求，以小的力获得很 好的效果； 缺点：结构过于分散：2.1.3.六杆机构B优点：结构紧凑，满足急回运动要求; 缺点：机械本身不可避免的问题存在。综合分析：以上三个方案，各有千秋，为了保证传动的准确性，并且以满足要求为目 的，我们选择方案三。2.2. 确定传动机构各杆的长度已知： hl 50mm,h2140mm, h3 220mm,360,3120CE 1H 180mm,CD 2如右图所示，为处于两个极限位置时的状态。根据已知条件可得：tan 卫 -5012.8h2 220在三角形ACD和ACD中用余弦公式有：由上分析计算可得各杆长度分别为:三.传动机构运动分析项目数值单位3.1. 速度分析已知：n1 100r/

4、minw12 n1602 1006010.467rad /s,逆时针;0.577?方向CDAB大小BC铅垂Vc Uv pc=0.004X18.71=0.07484m/svCBuv be0.004X121.5=0.486m/sVe Uv pe=0.004X28.06=0.11224m/s选取比例尺uv 0.0105m/S，作速度多边形如图所示;mm由图分析得：EFvF uv pf = 0.004 X 20.7=0.0828m/s vFE uv ef =0.004 X14.36=0.05744m/svs2 uv ps2 = 0.004 X 69.32mm =0.27728m/svs3 uv ps3 = 0.004 x 14.03mm = 0.05612m/sVCBI BC=0.486/0.223185=2.178 rad/SI d0.07484/0.1=0.7484 rad/sCD（ 顺时针）（逆时针）3 4 =竺=0.05744/0.0375=1.532 rad/s （ 顺时针）l EF速度分析图:aB2W1l AB2 210.472 x 0.049285=5.405m/snaBC2W2

5、l BC2 2=2.178 x 0.223185=1.059m/snaCD2W3lCD2 2=0.748 x 0.1=0.056m/snaEF2W4Ief2 2=1.532 x 0.0375=0.088m/sacntt=a cd+ a cd= aB + a cb +3.2.加速度分析大小：？? v ? v方向:? C f D 丄 CD BA 丄 BC C B选取比例尺形图卩a=0.04（m/s 2）/mm,作加速度多边acUaUaUa2pc =0.04 x 113.53=4.5412m/s2pe=0.04 x 170.29=6.8116m/s2bc =0.04 x 61.3=2.452 m/sUanc=0.04 x 113.52=4.5408 m/s 2nta e + a fe + a feaFna cbapUaas2as3ap2UaUa2ps2 =0.04 X 120.97=4.8388m/s2ps3=0.04 X 85.15= 3.406m/spY =0.04 X 129.42= 5.1768m/sUaatCB =2.452/0.223185=10.986 m/s 2lCBtaD

6、=4.5408/0.1=45.408 m/s 2l CD（逆时针）项目数值5.4054.5416.8125.1774.8393.406 10.98645.408单位m/s2rad/s 23（顺时针）大小：?V ?方向： VfF-E 丄FE2p f =0.04 X 129.42=5.1768 m/s3.3.机构动态静力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3万案166044030040000.280.085单位NKg.m 21.各构件的惯性力，惯性力矩：GaFg2 m2 as2 一 =660X4.839/9.8=325.892N （与 a$2 方向相同） gC aFg3 m3 as3 亠=440X 3.406/9.8=152.922N （与 a$3 方向相反） gFg5 m5 aF匹王=300X 5.177/9.8=158.480N （与 aF 方向相反）gFr Fima=4000/10=400N10M I 2J s22 =0.28 X 10.986=3.076N.m（顺时针）M I3J s33 =0.085 X 45.408=3.860N.m（逆时针）hg2M I2Fg2=3.076/3

7、25.892=9.439mmhg3M I3Fg3=3.860/152.922=25.242mm2.计算各运动副的反作用力（1）分析构件5对构件5进行力的分析，选取比例尺uF 10N/mm,作其受力图 构件5力平衡：Fg5 G5 R65 R45 0则 R45Uf l45=-10 X 47.44=-474.4NR43 R45 =474.4N(2) 分析构件2、3单独对构件2分析：杆2对C点求力矩，可得：R；2 Ibc G2 lG2 Fg2 lFg2 0单独对构件3分析：杆3对C点求矩得：解得：R：3265.103N对杆组2、3进行分析：R43+Fg3+G3+tR3+ Fg2+G2+ft12+Fn12+Rn63=0大小：“V V V ?方向：VVVVV V V VV选取比例尺卩F=10N/mm作其受力图则 Rn12=10X 156.8=1568N; R n63=10X49.28=492.8N.(3) 求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb项目2 Fg3Fg5 Fg2MM3MMb M36 nR36 tR数 值29251803683423单位Nm N.N项目22tR145R465R-数 值T7 od5821J单位NJ3.4. 基于soildworks 环境下受力模拟分析：装配体环境下的各零件受力分析Soild works为用户提供了初步的应力分析工具simulation ，利用它可以帮助用户判断目前设计的零件是否能够承受实际工作环境下的载荷，它是COMOSWor产品的一部分。Simulation利用设计分析向导为用户提供了一个易用、分析的设计分析方法。 向导要求用户提供用于零件分析的信息，如材料、约束和载荷，这些信息代表了零件

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