機(jī)械原理壓床設(shè)計(jì).doc

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機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：壓 床 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 工程 院（系） 機(jī)械制造 專業(yè) 班級 學(xué)號 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 完成日期 2009 年7 月 10日 一、壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 1 ．壓床機(jī)構(gòu)簡介及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1.1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。 1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1.1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號圖紙上。 1.2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。 1.3飛輪設(shè)計(jì) 已知：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)δ．由兩態(tài)靜力分析中所得的平衡力矩Mb;驅(qū)動(dòng)力矩Ma為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。 要求：確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。以上內(nèi)容作在2號圖紙上。 1.4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號圖紙上 壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、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 X1 X2 y ρ' ρ'' H CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE 數(shù)據(jù) 50 140 220 60 120 180 1/2 1/4 100 1/2 1/2 1、 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 如圖所示 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析： 項(xiàng)目 LAB LBC LDE LEF LBS2 LDS3 LCD 數(shù)值 69.01 314.42 210 52.5 157.21 105 140 單位 mm 已知：n1=90r/min； = rad/s = =9.425 逆時(shí)針 = ·lAB = 9.425×0.06901≈0.65 m/s = + 大小 ? 0.65 ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 選取比例尺μv=0.005m/s/mm，作速度多邊形圖 ＝· ＝0.005×121.2=0.606m/s ＝· ＝0.005×25.68=0.128m/s ＝· ＝0.005×181.8=0.909m/s ＝· ＝0.005×182.6=0.913/s ＝·＝0.005×34.95=0.175m/s ＝·＝0.005×125.1mm ＝0.626m/s ＝·＝0.005×90.88mm ＝0.454m/s ∴＝＝0.128/0.31442=0.407rad/s (順時(shí)針) ω＝＝0.606/0.140=4.329rad/s (逆時(shí)針) ω＝＝0.175/0.0525=3.333rad/s (順時(shí)針) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)加速度分析： 項(xiàng)目 數(shù)值 0.65 0.606 0.909 0.913 0.626 0.454 9.425 0.407 4.329 3.333 單位 m/s Rad/s aB=ω12LAB=9.4252×0.06901=6.130m/s2 anCB=ω22LBC=0.4072×0.31442=0.052m/s2 anCD=ω32LCD=4.3292×0.14=2.624m/s2 aC= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB 大小： ？ √ ？ √ ？ √ 方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B 選取比例尺μa=0.05m/s/mm,作加速度多邊形圖 aC=·=0.05×85.63=4.282m/s2 ae=·=0.05×128.45=6.422m/s2 atCB=·=0.05×178.4=8.919 m/s2 atCD=·=0.05×67.70=3.385 m/s2 aF = aE + anEF + atEF 大?。? √ ？ √ ? 方向：　 √ 　　　 ↑ 　　F→E ⊥EF aF=·=0.05×119.49=5.975 m/s2 as2=·=0.05×56.81=2.841m/s2 as3=·=0.05×64.22=3.211 m/s2 α2= atCB/LCB=8.919 /0.31442=28.37 m/s2 α3= atCD/LCD=3.385/0.14=24.18 m/s2 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 一．各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩： FI2=m2*as2=G2*as2/g=1600×2.841/9.8=463.84N（與as2方向相同） FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040×3.211/9.8=340.76N（與as3方向相反） FI5= m5*aF=G5*aF/g=840×5.975/9.8=512.14N（與aF方向相反） Fr=Frmax/10=11000/10=1100N MI2=Js2*α2=1.35×28.37=38.30N.m （逆時(shí)針） MI3=Js3*α3=0.39×24.18=9.430N.m （逆時(shí)針） Ln2= MI2/FI2=38.30/463.84=82.57mm Ln3= MI3/FI3=9.430/340.76=27.67mm 二．計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作用力 (1)求力F45，F(xiàn)65 對構(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+Fr+FI5+G5=0 則F45=μF*L=20×122.09=2441.8N F65=μFL65=20×14.49=289.8N F43=-F45 (2)1.對構(gòu)件2受力分析 桿2對點(diǎn)C求力矩得： FI2*L1 +Ft12*LBC-G2*L3=0； 463.84×0.1414+Ft12×0.31442-1600×0.06822=0；解得Ft12=138.56N 桿2對B點(diǎn)求力矩，可得： FI2*L4+G2L2 -Ft32*LBC =0 463.84×23.70+1600×68.22- Ft32×314.42=0 Ft32= 382.12N 2. 對構(gòu)件3受力分析 由桿3對點(diǎn)C求力矩得： F43*L1-G3*L2+FI3*L3-Ft63*LCD =0； 2441.8×69.81-1040×34.37+ 340.76×0.5648-Ft63×140=0； 解得Ft63=963.64N 構(gòu)件3對E點(diǎn)求矩得： Fn23*L6-Ft23*L5-FI3*L4-G3*L7-Ft63*LDE=0 Fn23×67.70-382.12×17.78-340.76×54.77-1040×103.69-963.64×210=0 Fn23=4757.33N. 3.求力Fn12，F(xiàn)n63 對桿組23進(jìn)行力的分析得： F43+FI3+G3+Ft63+Fn63+ FI2+G2+Fn12+Ft12=0 大?。骸?√ √ √ ？ √ √ ？ √ 方向：√ √ √ √ √ √ √ √ √ 選取比例尺μF=20N/mm，作其受力圖 則 Fn12=20×341.22=6824.4N； Fn63=20×110.7=2214.1N. (3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb Mb=F21LAB=261.97×10×0.04928=129.10N.m F61=F21=261.97×10=2619.7N. 項(xiàng)目 FI2 FI3 FI5 MI2 MI3 Mb Fn63 Ft63 數(shù)值 463.84 340.76 512.14 38.30 9.430 2214.1 963.64 單位 N N.m N 項(xiàng)目 Fn12 Ft12 Fn23 Ft23 F34 F45 F56 F61 數(shù)值 6824.4 138.56 4757.33 382.12 2441.8 2441.8 289.8 單位 N 二． 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 符號 h [α] δ0 δ01 δ0＇ 單位 mm （0） 方案1 17 30 55 25 85 所以有 H/r0=0.45, 即有 r0=H/0.45=17/0.45=37.778mm 取r0=39mm 取rr=5.6mm 在推程過程中： 由a=π2Hω2 cos(πδ/δ0)/（2δ02）得 當(dāng)δ0 =550時(shí)，且δ<=22.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段, 當(dāng)δ0 =550時(shí),且δ>=22.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段 所以運(yùn)動(dòng)方程S=H[1-cos(πδ/δ0)]/2 δ 00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 S 0 0.344 1.349 2.934 4.969 7.29 9.71 12.091 14.066 15.651 16.656 17 單位 (mm) 在回程階段，由a=-π2Hω2 cos(πδ/δ0’)/（2δ’02）得 當(dāng)δ0 =850時(shí)，且δ<=42.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段, 當(dāng)δ0 =850時(shí),且δ>=42.50, 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+cos(πδ/δ0’)]/2 δ 00 50 100 150 200 250 300 350 400 S 17 16.855 16.426 15.725 14.782 13.622 12.289 10.826 9.284 δ 450 500 550 600 650 700 750 800 850 S 7.716 6.174 4.711 3.378 2.218 1.273 0.574 0.145 0 單位 (mm) 11