機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——壓床 (1)

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1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請指正。 一、壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 1.壓床機(jī)構(gòu)簡介 圖9—6所示為壓床機(jī)構(gòu)簡圖。其中，六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF為其主體機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克服阻力Fr而運(yùn)動(dòng)。為了減小主軸的速度波動(dòng)，在曲軸A上裝有飛輪，在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副用的油泵凸輪。 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折 已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值 CE／CD、EF／DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。

2、 要求：設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu) , 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖、機(jī)構(gòu)1～2個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面的動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在l號圖紙上。 （2）機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 已知：各構(gòu)件的重量G及其對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（略去不計(jì))，阻力線圖(圖9—7)以及連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析中所得的結(jié)果。 要求：確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫在運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上。 （3）凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知：從動(dòng)件沖程H，許用壓力角[α]．推程角δ。，遠(yuǎn)休止角δ?，回程角δ，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。 要求：

3、按[α]確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸．求出理論廓 線外凸曲線的最小曲率半徑ρ。選取滾子半徑r，繪制凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在2號圖紙上 二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 設(shè)計(jì)內(nèi)容 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 單位 mm （） mm r/min 符號 X1 X2 y ρ ρ H CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE 數(shù)據(jù) 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 （1） 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖： （2）長度計(jì)算：

4、 已知：X1＝70mm， X2＝200mm，Y＝310mm， ＝60，＝120， H＝210mm， CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS2/BC=1/2, DS3/DE=1/2。 由條件可得；∠EDE’=60 ∵DE=DE’ ∴△DEE’等邊三角形 過D作DJ⊥EE’，交EE’于J，交F1F2于H ∵∠JDI=90 ∴HDJ是一條水平線， ∴DH⊥FF’ ∴FF’∥EE’ 過F作FK⊥EE’ 過E’作E’G⊥FF’，∴FK＝E’G 在△FKE和△E’GF’中，KE＝GF’，F(xiàn)E=E’F’, ∠FKE=∠E’GF’=90 ∴△

5、FKE≌△E’GF’ ∴KE= GF’ ∵EE’=EK+KE, FF’=FG+GF’ ∴EE’=FF’=H ∵△DEE是等邊三角形 ∴DE=EF=H=210mm ∵EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 ∴EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=140mm 連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310 又∵AD=mm ∴在三角形△ADC和△ADC’中，由余弦定理得： AC=mm AC’=mm ∴AB=(AC-AC’)/2=69.015mm BC=(AC+AC’)/2=314.425mm ∵BS2/BC=1

6、/2, DS3/DE=1/2 ∴BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm 由上可得： AB BC BS2 CD DE DS3 EF 69.015mm 314.425mm 157.2125mm 140mm 210mm 105mm 52.5mm 比例尺 0.05mm/(m/s) （3）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析： 已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時(shí)針 = lAB = 9.4250.069015=0.650m/s =

7、 + 大小 ? 0.65 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 選取比例尺μv=0.004m/(mm/s)，作速度多邊形 ＝ ＝0.03/0.05=0.600m/s ＝ ＝0.009/0.05=0.180m/s ＝ ＝0.45/0.05=0.900m/s ＝ ＝0.44/0.05=0.880m/s ＝＝0.01/0.05=0.200m/s ＝＝0.031/0.05mm＝0.620m/s ＝＝0.022/0.05mm＝0.440m/s ∴＝＝0.18/0.314425=0.572rad/s (逆時(shí)針)

8、 ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時(shí)針) ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時(shí)針) 項(xiàng)目 數(shù)值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.809 單位 m/s Rad/s （4）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析： aB=ω12LAB=9.42520.069015=6.130m/s2 anCB=ω22LBC=0.57220. 314425=0.103m/s2 anCD=ω32LCD=4.

9、29020.14=2.577m/s2 anFE =ω42LEF=3.80920.0525=0.762m/s2 = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB 大小： ？ √ ？ √ ？ √ 方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B 選取比例尺μa=0.04m/ (mm/s2),作加速度多邊形圖 aC==0.0033/0.01=3.300m/s2 aE==0.05/0.01=5.000m/s2 atCB= =0.031/0.01=3.100m/s2 atCD==0.019/0.01=1.900m/s2

10、 aF = aE + anEF + atEF 大?。? ? √ √ ? 方向： √ √ 　F→E ⊥EF aF==0.032/0.01=3.200m/s2 as2==0.042/0.01=4.200m/s2 as3==0.025/0.01=2.500m/s2 = atCB/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2 = atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2 項(xiàng)目 數(shù)值 6.130 3.300

11、 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571 單位 m/s rad/s （5）機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 G2 G3 G5 Frmax Js2 Js3 方案Ⅲ 1600 1040 840 11000 1.35 0.39 單位 N Kg.m2 1）．各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩： FI2=m2*as2=G2*as2/g=16004.200/9.8=685.714N（與as2方向相反） FI3=m3*as3= G3*as3/g=10402.500/9.8=265.306

12、N（與as3方向相反） FI5= m5*aF=G5*aF/g=8403.200/9.8=274.286N（與aF方向相反） Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程） MS2=Js2*α2=1.359.859=13.310N.m （順時(shí)針） MS3=Js3*α3=0.3913.571=5.293N.m （逆時(shí)針） LS2= MS2/FI2=13.310/685.7141000=19.410mm LS3= MS3/FI3=5.293/265.3061000=19.951mm 2）．計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作用力 (1)分析構(gòu)件5 對構(gòu)件5進(jìn)行力的分析，選取比例尺 μ

13、F=20N/mm，作其受力圖 構(gòu)件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0 則F45= 1140.0N；F65=160.0N F43=F45（方向相反） (2)對構(gòu)件2受力分析 對構(gòu)件2進(jìn)行力的分析，選取比例尺 μF=20N/mm，作其受力圖 桿2對B點(diǎn)求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -Ft32*LBC =0 864.222120.2776+16001.6873- Ft32314.425=0 Ft32= 339.1786N 桿2對S2點(diǎn)求力矩，可得：Ft12*LBS2 -FI2*LS2 -Ft32*LCS2 =0 Ft12157.2

14、125-864.22211.0243-339.1786157.2125=0 Ft12=399.781N (3) 對構(gòu)件3受力分析 對構(gòu)件2進(jìn)行力的分析，選取比例尺 μF=0.05mm/N，作其受力圖 桿3對點(diǎn)C求力矩得：Ft63*LCD –F43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15*LG3 =0 Ft63140-572.60417.153-365.24234.3066+ G3*COS15*17=0 Ft63=77.6N 構(gòu)件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0 則 Fn23=2401.0N ；Fn63=

15、172.1N 構(gòu)件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 則 Fn12=1752.458N ；F12=1798.258N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb F61=F21=1798.258N. Mb=F21* L =1798.25867.32190.001 =121.062N.m（逆時(shí)針） 項(xiàng)目 FI2 FI3 FI5 MS2 MS3 Mb Fn63 Ft63 數(shù)值 685.714 265.306 274.286 13.310 5.293 40.68 172.1 77.6 單位 N N.m

16、 N 項(xiàng)目 Fn12 Ft12 Fn23 Ft23 F34 F45 F65 F61 數(shù)值 3575.0 38.68 2401.0 298.9 1140.0 1140.0 160.0 3575.0 單位 N 四、飛輪設(shè)計(jì) Mb 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 N．m -28.6 -51.3 -63.5 -37.6 -71.6 -50.0 -9.4 -1.1 45.4 0.52 51.5 -160.4 將各點(diǎn)的平衡力矩（即等效阻力矩）畫在坐標(biāo)紙上，如下圖所示

17、，平衡力矩所做的功可通過數(shù)據(jù)曲線與橫坐標(biāo)之間所夾面積之和求得。依據(jù)在一個(gè)工作周期內(nèi)，曲柄驅(qū)動(dòng)力矩（設(shè)為常數(shù)）所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驅(qū)動(dòng)力矩Md（常數(shù)）。在圖紙中，橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，一個(gè)周期為2π，將一個(gè)周期分為36等份；縱坐標(biāo)軸為力矩。 ②根據(jù)盈虧功的原理，求得各盈虧功，并根據(jù)圖紙上的能量指示圖，以曲柄的平均力矩為分界線，求出各區(qū)段盈虧功如下： ΔW1=8.578 ΔW2=-22.124 ΔW3=1366.911 ΔW4=-939.895 ΔW5=8.750 ΔW6=-3981.715 ΔW7=647.629 ΔW8=-2048.790 ΔW9=4429.004 ΔW10=-568.770 ΔW11=1016.037 由此得到ΔWmax=ΔW9=4429.004 JF>=900ΔWmax/(π2 *n2 *[δ]) JF= 1495.84 kg.m2 12 / 12