壓床機構設計[機械畢業(yè)論文-答辯通過]

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763壓床機構設計計算說明書姓 名： 學 號：班 級： 指導老師： 年 月I目 錄第 1 章 問題的提出 ...........................................................................................1第 2 章 設計要求與設計數據 ...........................................................................1第 3 章 機構選型設計 .......................................................................................23.1 選擇不同的方案 .........................................................................................23.2 兩種設計方案的優(yōu)缺點比較 .....................................................................3第 4 章 壓床機構的設計 ...................................................................................4第 5 章 凸輪機構設計 .......................................................................................9第 6 章 齒輪機構設計 .....................................................................................10第 7 章 結論 .....................................................................................................11第 8 章 收獲與體會 .........................................................................................121第 1 章 問題的提出壓床機械是由六桿機構中的沖頭（滑塊）向下運動來沖壓機械零件的一種機構，它是應用廣泛的鍛壓設備，用于鋼板矯直，壓制零件等，大部分壓床都適用于金屬或非金屬零件的壓印、成型、淺拉伸、整形及壓力裝配。為了能使壓床機構在工作過程中能發(fā)揮出它最大的價值，就要在設計該機構的時候注意以下一些要求：（1）設計出一個連桿機構，保證其自由度 F=1，以實現滑塊的上下移動。（2）如何保證滑塊在進行移動的時候能保持連貫性。（3） 針對工作環(huán)境的不同和裝卸貨物的不同，因設計出滑塊的最大提升高度，以及其它連桿的極限位置。（4）在設計機構的時候，要考慮其維修的難易程度，不能比市面上的壓床復雜，在設計其局部零件的時候，要采用通用的零件結構，以免在以后發(fā)生故障時能方便維修。（5）機構的材料在保證牢固的前提下要考慮其經濟成本，不能只考慮材料的堅固程度，要讓機構有推廣的空間和市場第 2 章 設計要求與設計數據2.1 設計要求：（1）依據設計要求和已知參數，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖，并分析組成機構的基本桿組。（2）假設曲柄等速轉動，畫出滑塊 5 的位移和速度的變化規(guī)律曲線。在壓床工作過程中，在不考慮各處摩擦、構件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅動力矩。（3）取曲柄軸為等效構件，要求其速度波動系數小于 10％，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量。（4）確定傳動系統(tǒng)方案，設計傳動系統(tǒng)中各零部件的結構尺寸。2.2 設計數據2已知參數1x（mm）2（mm）y（mm）1?（°）2（°）H（mm）CDEF（r/min1n）1 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 1002 60 170 260 60 120 180 1/2 1/4 903 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90由以上數據中選擇第三組數據作為本次設計的基本數據，由此可得：, , , =60°, =120； , ,170xm?2140x310ym?1?212CED?4F滑塊 5 的行程為 210 。第 3 章 機構選型設計3.1 選擇不同的方案方案一：曲柄滑塊機構簡單的連桿機構，用曲柄帶動滑塊實現壓床上下的來回運動。設計的機構簡圖如3-1。圖 3-1 曲柄滑塊機構方案二：曲柄六桿機構3所設計的機構簡圖如 3-2 圖所示，多了另一個支點，能使滑塊移動更平穩(wěn)。圖 3-2 曲柄六桿機構3.2 兩種設計方案的優(yōu)缺點比較對方案一：該方案機構簡單，不需要很多的鉸接點，生產成本低，但是該機構的穩(wěn)定性能不佳，在使用過程中需要一個滑槽提供移動副，會使沖頭在運動過程中產生滑動摩擦，從而降低了該機構的效率。所以，在實際工程中，這種機構的實用性能有待商榷。對方案二：該機構在原先的四桿機構的基礎上多了一個固定鉸鏈點的桿件，并通過桿件將沖頭的移動副設置成不需要依靠機架提供，這樣就使得機構的效率大大提高了，而且六桿機構也使得機構更穩(wěn)定，在實際工程中也有了更加廣闊的應用空間。所以，綜合以上的兩種機構的優(yōu)缺點，方案二為最佳可行方案，按照所選取的數據，可以設計出滿足要求的機構。結論：選擇方案二——曲柄六桿機構第 4 章 壓床機構的設計對該機構進行尺寸計算，在用已知條件求出一些桿件的尺寸后，再對剩余桿件采4用平面連桿機構運動設計的位移矩陣法進行求解，以求得各桿長。由已知條件可知： , , , =60°, =120；170xm?2140x310ym?1?2, ,滑塊 5 的行程為 210 。12CED?4F（1） 作機構運動簡圖：圖 4-1 機構簡圖（2）長度計算：已知：X 1＝70mm，X 2＝200mm，Y＝310mm， ＝60° ， ＝120°，H＝210mm，ψ 13ψ 13CE/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’G5在△FKE 和△E’GF’中，KE＝GF’，FE=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=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=X 1/Y=70/310又∵AD= mm227037.XY???∴在三角形△ADC 和△ADC’中，由余弦定理得：2 00cos(12.)38.4ACDACDm????2 00' 6.75.1?∴AB=(AC-AC’)/2=69.015mm BC=(AC+AC’)/2=314.425mm∵BS 2/BC=1/2, DS3/DE=1/2 ∴BS 2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：AB BC BS2 CD DE DS3 EF69.015mm 314.425mm 157.2125mm 140mm 210mm 105mm 52.5mm比例尺 0.05mm/(m/s)6（3）機構運動速度分析：已知： ；190/minr?逆時針2.425/6nrads??A1..6901./Bl mv??= + CvCbv大小 ? 0.65 ?方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC選取比例尺 μv=0.005m/(mm/s)，作速度多邊形0.3/.50.6/Cvupcms??A.9/..18/Bvb0.45/.0./Evupes??A./..8/Fvf m0.1/50.2/Evuef s??A22.3/..6/svp330./.50.4/svums??A∴ ＝ ＝0.18/0.314425=0.572rad/s (逆時針 )2?BClω ＝ ＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時針)3Dlvω ＝ ＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時針) 4EFl項目 ?BC?EFvS2?3S1?234?數值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.8097單位 m/s Rad/s（4）機構運動加速度分析： 22 219.450.6915.3/BABaLms?????740nCC?2223...7/DD?486nFEEF snt tncCDBCBBaaa????大?。?？ √ ？ √ ？ √方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B選取比例尺 μa=0.04m/ (mm/s 2),作加速度多邊形圖2'0.3/.1.30/Caupcms?? ?5Ee2'./../tBan?"0190tCDucsaF = aE + anEF + atEF大小： ? √ √ ?方向： √ √ 　F→E ⊥EF 2'0.32/.1.0/Faupf ms?? ?224ss3 23'.5/../a?2/ 985tCBLrads?231.90/3.1/D??項目 BCE"F2"S3"S?238數值 6.130 3.300 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571單位 m/s 2 rad/s 2第 5 章 凸輪機構設計有基圓半徑 R0=40mm e=8mm 滾子半徑 R=8mm在推程過程中：由 得220sin(/)h?????當 =600時，且 00=300，則有 a≤0,即該過程為減速推程段所以運動方程 ??00(/)sin(2/)(Sh?????在回程階段，由 得：20i/??當 =800時，且 00=40 0，則有 a≥0，即該過程為加速回程段所以運動方程 ??001(/)sin(2/)(Sh??????當 =600時，且 00=30 0，則有 a≤0，即該過程為減速推程段所以運動方程 ??00(/)sin(2/)(Sh?????δ 00 50 100 150 200 250 300 350S 0 0.06 0.43 1.38 3.02 5.30 8.05 10.95符號 h [α] δ δs δ＇單位 mm （ 0）方案 3 18 30 60 30 809單位 (mm)δ 400 450 500 55 600 650S 13.70 15.98 17.62 18.57 18.94 19.00單位 (mm)δ 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350S 19.00 18.96 18.71 18.08 16.94 15.29 13.18 10.76δ 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750S 8.24 5.82 3.71 2.06 0.92 0.04 0 0單位 (mm)凸輪廓線如下:第 6 章 齒輪機構設計已知：齒輪 ，齒輪為正常齒制，工5610,3,20,6Z m????分 度 圓 壓 力 角 模 數作情況為開式傳動，齒輪 與曲柄共軸。6由于其中一齒輪齒數小于 17，要避免產生根切現象必存在變位系數，必要增大其中心距，10取 ，求得'140am?'21.4???經計算后取變位系數：＞5.39xin50.39xm＞62?68?分度圓直徑： 55dZ??6610m基圓直徑： 5cos.38bm??6975d齒厚： 5(/2tan)10.6Sx??????6 82?齒頂高： *55().39ahm?664x???齒底高： *55().62fac??6689h齒頂圓直徑和齒底圓直徑： 5527.aadm??0ff?6619.84h32ff重合度: 561[(tant')(tant')]1.392ZZ?????????第 7 章 結論在本次設計中，方案二的提出相較于方案一有了很明顯的提高，方案一雖然有著結構簡單，運動關系不復雜，易于實現等優(yōu)點，但是它的缺點也顯而易見。由于它結構簡單，在實際工程應用中就會使其在工作時產生比較強烈的震動，而且也很難保證其沖頭的沖壓力能否達到隨需要的強度，因為此結構缺少必要的穩(wěn)定機構，所以方案一的機構在實際過程中基本不會被應用。不同于方案一，方案二在一的基礎上增加了固定桿機構，使沖頭在工作的過程中11能更加平穩(wěn)，而且也能承受沖頭沖壓工件時的壓力，這樣就保證了該壓床機構具有比較高的使用壽命，固定桿 的極限位置能滿足 ， ，這就保證了機構有DE160???2?效的工作范圍，而沖頭所能達到的不同沖壓速度和沖壓力，也可以通過增加各桿的強度和增加驅動力的大小來決定?；谝陨弦幌盗蟹治?，本次設計的壓床機構還是滿足設計要求的，不過本次設計最大的不足就是沒能建立起如同實物的仿真模型，其仿真的大部分內容都是基于桿件與桿件之間相鉸來實現的，缺乏一定的真實性，如果想直接將該機構運用到實際工程中還有待進一步的計算與檢驗。第 8 章 收獲與體會本次機械原理課程設計是對我們上學期所學的機械原理的一次總結，通過一學期對自己所設計的課題的不斷努力和完善，進一步讓自己加深了對機械原理這門課程的理解。在實際設計過程中，不但檢驗了我對機械原理這么課程的理解能力，而且更加鍛煉了我的動手能力。在此期間，為了能使自己設計的機構有“物”可依，查閱大量的文獻資料就必不可少，而且在查閱資料的過程中，讓我接觸到了國內外對機械產品最新的研究，這不但擴展了我的知識面，更讓我了解到機械產品在我們日常生活中廣泛的應用空間。所以通過這次設計，讓我對機械設計產生了濃厚的興趣，也發(fā)現在今后我們國家對設計類人才的龐大需求量，這也為我將來找工作提供了強有力的動力。由于這是我第一次做設計類的課題，讓我對實際工程中對設計要求的嚴謹有了更進一步的了解。在對所設計的機構進行建模的過程中，迫使我去學一些仿真建模軟件，而通過對這些軟件的學習，加強了我的自學能力，也進一步提高了我的軟件操作能力。在操作軟件的過程中，讓我學會了從不同角度去思考，這也拓展了我的思維，讓我學會了換位思考?？偠灾?，通過本次課程設計大大提高了我的動手能力，為將來應付實際工程中出現的類似問題作了一次很好的熱身，這是一次難以忘記的經歷。12參考文獻[1] 謝進，萬朝燕，杜立杰.《機械原理》. 高等教育出版社，2004[2] 王三明 《 機械原理與設計 課程設計》機械工業(yè)出版社 2004 P120~P122[3] 熊濱生 《現代連桿機構設計》 化學工業(yè)出版社 2005. 12[4] B.H 郭烈諾夫 郭和德譯 《制造技術與機床》 1959 年 11 期[5] 張益豐等編 .精通 MATLAB6.5.北京:中國水利水電出版社,2004[6] 王宏 《 微機輔助設計壓床六桿機構及其運動分析和力分析》 1985 沈陽建筑工程學院報[7] B.H郭烈諾夫 郭和德譯 《深拉深壓床執(zhí)行機構的運動學》[8] 岳一領 陸鳳儀 張志鴻 《平面連桿機構的計算機輔助設計與仿真研究》2009年8月 太原科技大學學報[9] （蘇）奧布爾都也夫 韓云巖譯 《曲軸壓床鍛造》 1957 機械工業(yè)出版社[10] John Charles Sharman 《Drop, press and machine forging》 1954 Machinery Pub. 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