机械原理课程设计-压床机构的设计.doc
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1、 压床机构设计压床机构设计说明书说明书 院系:院系:机电工程学院机电工程学院 班级班级:机械机械 XXXXXX 班班 学号学号:姓名姓名:指导老师指导老师:目录目录 一、设计题目一、设计题目 压床机构的设计 二、工作原理二、工作原理 压床机械是由六杆机构中的冲头(滑块)向下运动来冲压机械零件的。图 1为其参考示意图,其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成,电动机经过减速传动装置(齿轮传动)带动六杆机构的曲柄转动,曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力 F 冲压零件。当冲头向下运动时,为工作行程,冲头在 0.75H 内无阻力;当在工作行程后 0.25H 行程时,冲头受到的阻力为 F;当冲头向上运动时
2、,为空回行程,无阻力。在曲柄轴的另一端,装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。三、设计要求三、设计要求 电动机轴与曲柄轴垂直,使用寿命 10 年,每日一班制工作,载荷有中等冲击,允许曲柄转速偏差为5。要求凸轮机构的最大压力角应在许用值之内,从动件运动规律见设计数据,执行构件的传动效率按 0.95 计算,按小批量生产规模设计。四四、原始数据原始数据 见下表 导杆 机构 运动 分析 转速 n2(r/min)95 距离 x1(mm)50 距离 x2(mm)140 距离 y(mm)160 冲头行程 H(mm)150 上极限角 1()120 下极限角 2()60 导杆 机构 动态 静力 分析 工作阻
3、力Fmax(N)4300 连杆 3 质量 m3(kg)60 连杆 3 质心转动惯量 Js3(kg m2)0.21 滑块 6 质量 m6(kg)34 摇杆 4 质量 m3(kg)40 摇杆 4 质心转动惯量 Js4(kg m2)0.2 凸轮 机构 设计 从动件最大升程 H 20 从动件运动规律 余弦 许用压力角 30 推程运动角 0 60 远休止角 s 10 回程运动角 0 60 五五、内容及工作量内容及工作量 1、根据压床机械的工作原理,拟定执行机构(连杆机构),并进行机构分析。2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸,lCB=0.5lBO4,lCD=(0.250.35)lCO4。要求用图解法设计
4、,并将设计结果和步骤写在设计说明书中。3、连杆机构的运动分析。分析出滑块 6 的位移、速度、加速度及摇杆 4 的角速度和角加速度。4、连杆机构的动态静力分析。求出最大平衡力矩和功率。5、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数,确定凸轮的基本尺寸(基圆半径 ro、偏距 e 和滚子半径 rr),并将运算结果写在说明书中。画出凸轮机构的实际廓线。6、编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。六六、设计计算过程、设计计算过程 1.压床执行机构(压床执行机构(六杆机构六杆机构)的设计)的设计 根据给定的数据,利用 autocad 绘制出当摇杆摆到两极限位置时,机构运动简图(图 3)。图
5、3 摇杆摆到两极限位置时,机构运动简图 由图 3 可知,因为1501DD(即压头的行程 H),而三角形41OCC为等边三角形,可推出四边形DDCC11为平行四边形,则15011414DDCCOCCO 则5.5235.04COCD,由45.0 BOCB,则1004BO,3125.016050tan42EOO,则0424.17EOO,6.42241OOB,在三角形EOO42中,165)16040(2242OO,由42412212422412412)(OOOBOBOOOBOOBCOS得出21OB=113.7,同理可得2BO=210.8,所以55.4821222BOBOAO,3.162122BOAOA
6、B,所以得到四条杆长AO2=48.55,AB=162.3,1004BO,165)16040(2242OO 利用上述求得的曲柄摇杆机构各杆的长度,利用一款四杆机构设计及运动分析软件(图 4),输入四杆的杆长后可以得到:行程速比系数 K=(1800+)/(1800-)得,K=1.105,摇杆的摆角 =60=600。图 4 四杆机构的运动分析 图 5 摇杆的角位移曲线 图 6 摇杆的角速度曲线 图 7 摇杆的角加速度曲线 下面分析当摇杆分别摆到两极限位置时,滑块的速度及加速度。原始数据要求,杆件 2 的转速 n=80r/min,则其角速度1w为:1w=60*2*80 rad/s=8.38 rad/s
7、 点 A 的线速度 VA=1w lA O=0.41 m/s 用相对运动图解法作出以下两个位置的速度多边形和加速度多边形。(1)上极限位置 1)此时,机构运动简图如图 8 所示。图 8 摇杆摆到上极限位置时机构运动简图 2)速度分析 VA=VB+VBA 因为 VB=0,所以 VA=VBA=0.41m/s 方向垂直 O2A 3)加速度分析 aB=anB+atB=aA+anBA+atBA 方向 大小 0?aA=1w2 lA O=8.382*48.55mm/s2=3.41m/s2 anBA=V2BA/lAB=1.04 m/s2 测得a=500,b=400 所以 atB*cosb=aA+anBA 得 a
8、tB=5.81 m/s2 所以 aB=5.81 m/s2 又因为 aB/aC=BO4/CO4=0.67 所以 aC=8.67 m/s2 测出2=600,1=710-600=110 对 y 轴投影得:0=-aCsin1+atDCsin2 对 x 轴投影得:aD=aCcos1+atDCcos2 解得 atDC=1.91 m/s2 aD=9.47 m/s2 (2)下极限位置 1)此时,机构运动简图如图 9 所示。图 9 摇杆摆到下极限位置时机构运动简图 2)速度分析 VA=VB+VAB 因为 VB=0,所以 VA=VAB=0.41m/s 方向垂直O2A 3)加速度分析 aB=anB+atB=aA+a
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