機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——壓床.doc

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目錄 一. 設(shè)計(jì)要求-------------------------------------------------------3 1. 壓床機(jī)構(gòu)簡介---------------------------------------------------3 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容--------------------------------------------------------3 (1) 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分折----------------------------------------3 (2) 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析-------------------------------------------3 (4) 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)---------------------------------------------------3 二．壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì): -------------------------------------------- 4 1. 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析------------------------------- 4 (1) 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖--------------------------------------------- 4 (2) 長度計(jì)算----------------------------------------------------- 4 (3) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析------------------------------------------- 5 (4) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析----------------------------------------6 (5) 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析-------------------------------------------8 三．凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------11 四．飛輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------12 五．齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------13 六．心得體會(huì)-------------------------------------------------------14 七、參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------14 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(duì)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。 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(hào)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(duì)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：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(hào)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 （o） mm r/min 符號(hào) X1 X2 y ρ' ρ'' H CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE 數(shù)據(jù) 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 100 1/2 1/2 （1） 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖： （2）長度計(jì)算： 已知：X1＝50mm， X2＝140mm，Y＝220mm， ＝60°，＝120°， H＝140mm， 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° ∴△FKE≌△E’GF’ ∴KE= GF’ ∵EE’=EK+KE', FF’=FG+GF’ ∴EE’=FF’=H ∵△DE'E是等邊三角形 ∴DE=EF=H=150mm ∵EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 ∴EF=DE/4=150/4=37.5mm CD=2*DE/3=2*150/3=100mm 連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=5/22 又∵AD=√X2+Y2=148.7mm ∴在三角形△ADC和△ADC’中，由余弦定理得： AC=√AD2+CD2+2AD*CD*cos(60-19.7)=174mm AC’=√AD2+CD2-2AD*CD*cos(120-19.7)=275mm ∴AB=(AC-AC’)/2=48mm BC=(AC+AC’)/2=224.5mm 由上可得： AB BC BS2 CD DE DS3 EF 48mm 224.5mm 112.25mm 100mm 150mm 75mm 37.5mm 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 = 100/60*2π =10.46 逆時(shí)針 = ·lAB = 10.46×0.048=0.523m/s = + 大小 ? 0.523 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 選取比例尺μv=0.01(mm/s)/mm，作速度多邊形 ＝· ＝0.58m/s ＝· ＝0.315m/s ＝· ＝0.87m/s ＝· ＝0.85m/s ＝·＝0.08m/s ∴＝＝1.4rad/s (逆時(shí)針) ω＝＝5.8rad/s (順時(shí)針) ω＝＝2.13rad/s (順時(shí)針) 項(xiàng)目 數(shù)值 0.58 0.87 0.850 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=5.47m/s2 anCB=ω22LBC=0.196m/s2 anCD=ω32LCD=3.364m/s2 anFE =ω42LEF=0.17m/s2 = anCD+ atCD= aB + atCD + anCB 大?。?？ √ ？ √ ？ √ 方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B 選取比例尺μa=0.1(mm/s2)/mm,作加速度多邊形圖 acd=·=3.7m/s2 aE=·=5.4m/s2 atCB=· =8.9m/s2 atCD=·=1.4m/s2 aF = aE + anEF + atEF 大?。? ? √ √ ? 方向： √ √ 　F→E ⊥EF aF=·=1.3m/s2 as2=·=4.5m/s2 as3=·=2.8m/s2 = atCB/LCB=39.7 rad/s2 = atCD/LCD=14radm/s2 項(xiàng)目 數(shù)值 5.47 3.7 5.5 1.3 4.5 2.8 39.7 14 單位 m/s rad/s （5）機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 G2 G3 G5 Js2 Js3 方案Ⅲ 660 440 300 0.28 0.085 單位 N Kg.m2 1）．各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩： Fi2=m2 *as2=G2*as2/g=303N（與as2方向相反） Fi3=m3*as3= G3*as3/g=125N（與as3方向相反） Fi5= m5*aF=G5*af/g=40N（與aF方向相反） Fr=11000*0.1=1100 N.m（返回行程） Ms2=Js2*α2=11.1N.m （順時(shí)針） Ms3=Js3*α3=1019N.m （逆時(shí)針） Ls2= Ms2/Fi2=36mm Ls3= Ms3/Fi3=10mm 2）．計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作用力 (1)分析構(gòu)件5 對(duì)構(gòu)件5進(jìn)行力的分析，選取比例尺 μF=20N/mm，作其受力圖 構(gòu)件5力平衡：F45+F65+Fi5+G5=0 則F45= 300.0N；F65=100.0N F43=F45（方向相反） (2)對(duì)構(gòu)件2受力分析 對(duì)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(duì)B點(diǎn)求力矩，可得： -Fi2*LI2-G2*L2 +Ft32*LBC =0 Ft32= 322N 桿2對(duì)S2點(diǎn)求力矩，可得：Ft12*LBS2 –Fi2*Ls2 -Ft32*Ls2 =0 Ft12=224N (3) 對(duì)構(gòu)件3受力分析 對(duì)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(duì)點(diǎn)C求力矩得：-Ft63*LCD +F43*LS3- FI3*LI3-G3*COS15o*LG3 =0 Ft63=97.9N 構(gòu)件3力平衡：Fn23+ Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0 則 Fn23=900N ；Fn63=330N 構(gòu)件2力平衡：F32 +G2+FI2+Ft12+Fn12=0 則 Fn12=860N ；F12=890N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb F61=F21=890N. Mb=F21* L =890×48×0.001 =44.5N.m（逆時(shí)針） 項(xiàng)目 FI2 FI3 FI5 MS2 MS3 Ft63 數(shù)值 303 125 40 11.1 1.19 77.6 單位 N N.m N 項(xiàng)目 Ft12 Fn23 Ft23 F12 F45 F65 F61 數(shù)值 224 900 97.9 890 300 160.0 890.0 單位 N 三、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 符號(hào) h [α] δ δs δ＇ 單位 mm （0） 方案1 17 30 55 25 85 有基圓半徑R0=40mm e=8mm 滾子半徑 R=8mm 在推程過程中： 由a=2πhω2 sin(2πδ/δ0)/δ02得 當(dāng)δ0 =650時(shí)，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段, 當(dāng)δ0 =650時(shí),且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=h [(δ/δ0) -sin(2πδ/δ0)/(2π)] 在回程階段，由a=-2πhω2 sin(2πδ/δ0’)/ δ0’ 2得 當(dāng)δ0’ =750時(shí)，且00<δ<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段, 當(dāng)δ0’ =750時(shí),且δ>=37.50, 則有a>=0,即該過程為加速回程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=h[1-(δ/δ0’)+sin(2πδ/δ0’) /(2π)] 當(dāng)δ0 =650時(shí)，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段, 當(dāng)δ0 =650時(shí),且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=h [(δ/δ0) -sin(2πδ/δ0)/(2π)] δ 00 50 100 150 200 250 300 350 S 0 0.34 1.34 2.92 4.97 7.29 9.7 12 單位 (mm) δ 400 450 500 55 S 14 15.6 16.65 17 單位 (mm) δ 80 850 900 950 1000 1050 1100 1150 S 17 116.83 16.4 115.73 14.8 113.6 12.24 10.8 δ 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 S 9.6 7.65 6.2 24.68 3.32 2.21 1.2 0. 單位 (mm) 凸輪廓線如下: 五、 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知:齒輪,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)，齒輪與曲柄共軸。 由于其中一齒輪齒數(shù)小于17，要避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)，必要增大其中心距， 取a’=130mm,求得’=21,142° 經(jīng)計(jì)算后取變位系數(shù) ： x5=0.393 mm > Xmin5=0.3529 mm x6=-0.222 mm > Xmin6=-0.8824 mm 分度圓直徑： d=m* Z=66.0mm d=m* Z=192.0mm 基圓直徑： d= d*cos=62.024mm d= d*cos= db6=180.433mm 齒厚： S=（）*m= 10.961mm S=（）*m= 8.628 mm 齒頂高： h=（h+x）*m=8.329mm h=（h+x）*m = 4.642mm 齒底高： h=（ h+c- x）*m=4.62mm h=（ h+c- x）*m=8.829mm 齒頂圓直徑和齒底圓直徑： d= d+ 2h=83.618mm d= d-2h=56.675mm d= d+2h=200.325 mm d= d-2h=173.382mm 六、心得體會(huì) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——這是我入大學(xué)的一次做課程設(shè)計(jì)。開始我不知道什么是課程設(shè)計(jì)，因此有些茫然和不知所措，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時(shí)完成了設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)很深，也學(xué)到了很多新東西?！凹埳系脕斫K覺淺，覺知此事要躬行”，不經(jīng)過實(shí)踐，我們又怎么能將書里的知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系在一起。 在這次課程設(shè)計(jì)中，充分利用了所學(xué)的機(jī)械原理知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和運(yùn)動(dòng)分析，選用合理的分析方案，從而設(shè)計(jì)出比較合理的機(jī)構(gòu)來。這次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們把自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去，設(shè)計(jì)一些對(duì)社會(huì)有用的機(jī)構(gòu)，也讓我們深刻體會(huì)到團(tuán)體合作的重要性，因?yàn)樵谝院蟮膶W(xué)習(xí)和工作中，但靠我們自己個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須積聚大家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。 通過這次試驗(yàn)我才親身體會(huì)到自己學(xué)的知識(shí)與實(shí)際動(dòng)手之間還有一定的差距。首先在畫圖方面，如何布局才能使圖讓人清晰易懂，不顯得空曠和不浪費(fèi)紙張。其實(shí)要事先想好在哪一部分畫什么，并確定相應(yīng)的比例尺。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力的分析的時(shí)候，首先要確定各桿的運(yùn)動(dòng)方向，再確定其受力方向。在畫圖的時(shí)候要力求精確，只有這樣才能使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差不大。在畫圖的過程中，間接的幫我們復(fù)習(xí)了以前的知識(shí)，比如機(jī)械制圖，理論力學(xué)等。 同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一個(gè)基礎(chǔ)，我相信，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候不再會(huì)象現(xiàn)在這么茫然了，也一定能做好它。 七、參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械原理》（第七版）————孫恒,陳作模 等主編 2.《材料力學(xué)》（第五版）————?jiǎng)Ⅷ櫸闹骶? 3.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》————羅洪田主編 13