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机械原理压床设计.doc

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1机械原理课程设计说明书设计题目:压 床 机 构 设 计 工程 院(系) 机械制造 专业班级 学号 设计者 指导老师 完成日期 2009 年 7 月 10 日2一、压床机构设计要求1 .压床机构简介及设计数据1.1 压床机构简介图 9—6 所示为压床机构简图。其中,六杆机构 ABCDEF 为其主体机构,电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮 z1-z2、z3-z4、z5-z6 将转速降低,然后带动曲柄 1 转动,六杆机构使滑块 5 克服阻力 Fr 而运动。为了减小主轴的速度波动,在曲轴 A 上装有飞轮,在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。1.2 设计数据 31.1 机构的设计及运动分折已知:中心距 x1、x2、y, 构件 3 的上下极限角,滑块的冲程 H,比值CE/CD 、EF/DE ,各构件质心 S 的位置,曲柄转速 n1。要求:设计连杆机构 , 作机构运动简图、机构 1~2 个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在l 号图纸上。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 飞轮设计已知:机器运转的速度不均匀系数 δ.由两态静力分析中所得的平衡力矩Mb;驱动力矩 Ma 为常数,飞轮安装在曲柄轴 A 上。要求:确定飞轮转动惯量 J。以上内容作在 2 号图纸上。1.4 凸轮机构构设计已知:从动件冲程 H,许用压力角[α-].推程角 δ。 ,远休止角 δı,回程角 δ',从动件的运动规律见表 9-5,凸轮与曲柄共轴。要求:按[α]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 ρ。选取滚子半径 r,绘制凸轮实际廓线。以上内容作在 2 号图纸上压床机构设计二、连杆机构的设计及运动分析41、作机构运动简图如图所示机构运动速度分析:项目 LAB LBC LDE LEF LBS2 LDS3 LCD数值 69.01 314.42 210 52.5 157.21 105 140单位 mm设计内容 连杆机构的设计及运动分析单位 mm (º) mm r/min符号 X1 X2 y ρ' ρ'' H CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE数据 50 140 220 60 120 180 1/2 1/4 100 1/2 1/25已知:n1=90r/min ;= rad/s = =9.425 逆时针2602609= ·lAB = 9.425×0.06901≈0.65 m/svB1= + CBvCbv大小 ? 0.65 ?方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC选取比例尺 μv=0.005m/s/mm,作速度多边形图= · =0.005×121.2=0.606m/svCuvpc= · =0.005×25.68=0.128m/sBb= · =0.005×181.8=0.909m/sEve= · =0.005×182.6=0.913/sFpf= · =0.005×34.95=0.175m/sEuve= · =0.005×125.1mm =0.626m/sS22s= · =0.005×90.88mm =0.454m/s3v3p∴ = =0.128/0.31442=0.407rad/s (顺时针)2BClω = =0.606/0.140=4.329rad/s (逆时针)3Dlvω = =0.175/0.0525=3.333rad/s (顺时针) 4EFl机构运动加速度分析:项目 BCEFvS23S1234数值 0.65 0.606 0.909 0.913 0.626 0.454 9.425 0.407 4.329 3.333单位 m/s Rad/s6aB=ω 12LAB=9.4252×0.06901=6.130m/s2anCB=ω2 2LBC=0.4072×0.31442=0.052m/s2anCD=ω3 2LCD=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选取比例尺 μa=0.05m/s/mm,作加速度多边形图aC= · =0.05×85.63=4.282m/s2ua'cpae= · =0.05×128.45=6.422m/s2'eatCB= · =0.05×178.4=8.919 m/s2a'cmatCD= · =0.05×67.70=3.385 m/s2'haF = aE + anEF + atEF大小: √ ? √ ?方向: √ ↑ F→E ⊥EFaF= · =0.05×119.49=5.975 m/s2ua'fpas2= · =0.05×56.81=2.841m/s2'2s7as3= · =0.05×64.22=3.211 m/s2ua'3spα2= a tCB/LCB=8.919 /0.31442=28.37 m/s2α3= a tCD/LCD=3.385/0.14=24.18 m/s2机构动态静力分析G2 G3 G5 Frmax Js2 Js3方案Ⅲ 1600 1040 840 11000 1.35 0.39单位 N Kg.m2一.各构件的惯性力,惯性力矩:FI2=m2*as2=G2*as2/g=1600×2.841/9.8=463.84N(与 as2 方向相同)FI3=m3*as3= G3*as3/g=1040×3.211/9.8=340.76N(与 as3 方向相反)FI5= m5*aF=G5*aF/g=840×5.975/9.8=512.14N(与 aF 方向相反)Fr=Frmax/10=11000/10=1100NMI2=Js2*α2=1.35×28.37=38.30N.m (逆时针)MI3=Js3*α3=0.39×24.18=9.430N.m (逆时针)Ln2= MI2/FI2=38.30/463.84=82.57mmLn3= MI3/FI3=9.430/340.76=27.67mm二.计算各运动副的反作用力(1)求力 F45,F65对构件 5 进行力的分析,选取比例尺 μF=20N/mm,作其受力图构件 5 力平衡:F45+F65+Fr+FI5+G5=0则 F45=μF*L=20×122.09=2441.8NF65=μFL65=20×14.49=289.8NF43=-F45(2)1.对构件 2 受力分析杆 2 对点 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杆 2 对 B 点求力矩,可得:8FI2*L4+G2L2 -Ft32*LBC =0463.84×23.70+1600×68.22- Ft32×314.42=0Ft32= 382.12N 2. 对构件 3 受力分析由杆 3 对点 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构件 3 对 E 点求矩得:Fn23*L6-Ft23*L5-FI3*L4-G3*L7-Ft63*LDE=0Fn23×67.70-382.12×17.78-340.76×54.77-1040×103.69-963.64×210=0Fn23=4757.33N.3.求力 Fn12,F n63对杆组 23 进行力的分析得:F43+FI3+G3+Ft63+Fn63+ FI2+G2+Fn12+Ft12=0大小:√ √ √ √ ? √ √ ? √方向:√ √ √ √ √ √ √ √ √选取比例尺 μF=20N/mm,作其受力图则 F n12=20×341.22=6824.4N; F n63=20×110.7=2214.1N.(3)求作用在曲柄 AB 上的平衡力矩 MbMb=F21LAB=261.97×10×0.04928=129.10N.mF61=F21=261.97×10=2619.7N.9项目 FI2 FI3 FI5 MI2 MI3 Mb Fn63 Ft63数值 463.84 340.76 512.14 38.30 9.430 2214.1 963.64单位 N N.m N项目 Fn12 Ft12 Fn23 Ft23 F34 F45 F56 F61数值 6824.4 138.56 4757.33 382.12 2441.8 2441.8 289.8单位 N二. 凸轮机构设计所以有 H/r0=0.45, 即有 r0=H/0.45=17/0.45=37.778mm符号 h [α] δ0 δ01 δ0'单位 mm ( 0)方案 1 17 30 55 25 8510取 r0=39mm 取 rr=5.6mm在推程过程中:由 a=π 2Hω 2 cos(πδ/δ0)/(2δ0 2)得当 δ0 =550时,且 δ=0,即该过程为加速推程段,当 δ0 =550时,且 δ=22.5 0, 则有 a=42.5 0, 则有 a=0,即该过程为加速回程段所以运动方程 S=H[1+cos(πδ/δ0 ’)]/2δ 00 50 100 150 200 250 300 350 400S 17 16.855 16.426 15.725 14.782 13.622 12.289 10.826 9.284δ 450 500 550 600 650 700 750 800 850S 7.716 6.174 4.711 3.378 2.218 1.273 0.574 0.145 011单位 (mm)
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