机械原理压床机构设计说明书

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）机械制造专业班级机制1082班学号200811411203设计者黄军指导老师刘峰完成日期2010年7月16日广东海洋大学2目录一.设计要求----------------------------------------------------------------31.压床机构简介--------------------------------------------------------------------32.设计内容-----------------------------------------------------------------3(1)机构的设计及运动分折-------------------------------------------------3(2)机构的动态静力分析----------------------------------------------------3(3)凸轮机构构设计---------------------------------------------------------3二．压床机构的设计:----------------------------------------------------41.连杆机构的设计及运动分析------------------------------------------4(1)作机构运动简图-----------------------------------------------------4(2)计算长度-------------------------------------------------------------42.机构运动速度分析-------------------------------------------------------53.机构运动加速度分析----------------------------------------------------64.机构动态静力分析-------------------------------------------------------8(1)．各构件的惯性力，惯性力矩---------------------------------------8(2)．计算各运动副的反作用力-----------------------------------------8三．凸轮机构设计--------------------------------------------------------143一、压床机构设计要求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。2.设计内容：（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。（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。（3）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。4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号图纸上二、压床机构的设计1、连杆机构的设计及运动分析表9-5已知：X1＝70mm，X2＝200mm，Y＝310mm，ψ13＝60°，ψ113＝120°，H＝210mm，CE/CD=1/2,EF/DE=1/4,BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2。由条件可得；∠EDE'=60°∵DE=DE'∴△DEE'等边三角形过D作DJ⊥EE'，交EE'于J，交F1F2于H∵∠HDI=1/2∠EDE''+∠IDE''=60°+30°／2=90°∴HDJ是一条水平线∴DH⊥FF'∴FF'∥EE'过F'作F'K⊥EE'过E'作E'G⊥FF'，∴F'K＝E'G在△FKE和△E'GF'中，KE＝GF'，FE=E'F',∠FKE=∠E'GF'=90°∴△F'KF'≌△E'GF'∴KE=GF'∵EE'=EK+KE',FF'=FG+GF'∴EE'=FF'=H∵△DE'E是等边三角形∴DE=EF=H=210mm∵EF/DE=1/4,CE/CD=1/2∴EF=DE/4=210/4=52.5mmCD=2*DE/3=2*210/3=140mm连接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310又∵AD=mm设计内容连杆机构的设计及运动分析单位mm（º）mmr/min符号X1X2yρ'ρ''HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据70200310601202101/21/4901/21/25∴在三角形△ADC1和△ADC2中，由余弦定理得：AC'==383.44mmAC''==245.42mm∴AB=(AC'-AC'')/2=69.01mmBC=(AC'+AC'')/2=314.43mm∵BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2∴BS2=BC/2=314.46/2=157.22mmDS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：ABBCBS2CDDEDS3EF69.01mm314.43mm157.22mm140mm210mm105mm52.5mm2、机构运动速度分析：已知：n1=90r/min；1=2601nrad/s=26090=9.425rad/s逆时针vB=1·lAB=9.425×0.06901m/s≈0.650m/svC=vB+vCB大小?0.65?6方向⊥CD⊥AB⊥BC选取比例尺μv=0.005m/s/mm，作速度多边形vC＝uv·pc＝0.005×54.22m/s=0.271m/svCB＝uv·bc＝0.005×125.03m/s=0.625m/svE＝uv·pe＝0.005×82.76m/s=0.414m/svF＝uv·pf＝0.005×65.22m/s=0.326m/svFE＝uv·ef＝0.005×38.03m/s=0.190m/svS2＝uv·2ps＝0.005×77.87m/s＝0.389m/svS3＝uv·3ps＝0.005×41.38m/s＝0.207m/s∴2＝BCCBlv＝0.625/0.31443=1.988rad/s(逆时针)ω3＝CDClv＝0.271/0.140=1.936rad/s(顺时针)ω4＝EFFElv＝0.190/0.0525=3.619ad/s(逆时针)项目BCEFvS23S1234数值0.6500.2710.0.1370.1060.0.2080.3899.4251.9881.9363.619单位m/srad/s3、机构运动加速度分析：aB=ω12lAB=9.4252×0.06901m/s=6.130m/s27anCB=ω22lBC=1.9882×0.31443m/s=1.243m/s2anCD=ω32lCD=1.9362×0.140m/s=0.525m/s2aC=anCD+aCDt=aB+anCB+atCB大小：？√？√√？方向：？C→D⊥CDB→AC→B⊥BC选取比例尺μa=0.05m/s2/mm,作加速度多边形图aC=ua·''cp=0.05×86.36m/s2=4.318m/s2aE=ua·''ep=0.05×129.54m/s2=6.477m/s2atCB=ua·''cnC=0.05×50.98m/s2=2.549m/s2aCDt=ua·''cnd=0.05×85.76m/s2=4.288m/s2aF=aE+anEF+atEF大小?√√?方向√√F→E⊥EFaF=ua·''fp=0.05×125.87m/s2=6.294m/s2aS2=ua·'2'sp=0.05×102.17m/s2=5.109m/s2aS3=ua·'3'sp=0.05×64.77m/s2=3.239m/s22=atCB/lCB=2.549/0.31443rad/s2=8.107rad/s23=aCDt/lCD=4.288/0.14rad/s2=30.629rad/s28项目aBaCaEaFaS2aS323数值6.1304.3186.4776.2945.1093.2398.10730.629单位m/s2rad/s24、机构动态静力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3方案Ⅲ16001040840110001.350.39单位NKg.m21．各构件的惯性力，惯性力矩：FI2=m2*aS2=G2*aS2/g=1600×5.109/9.8N=834.12N（与aS2方向相同）FI3=m3*aS3=G3*aS3/g=1040×3.239/9.8N=343.73N（与aS3方向相反）FI5=m5*aF=G5*aF/g=840×6.294/9.8N=539.49N（与aF方向相反）Fr=Frmax/10=11000/10=1100NMS2=Js2*2=1.35×8.107N·m=10.94N·m（逆时针）MS3=Js3*3=0.39×30.629N·m=11.95N·m（逆时针）hn2=MS2/FI2=10.94/834.12mm=13.12mmhn3=MS3/FI3=11.95/343.73mm=34.77mm2．计算各运动副的反作用力(1)分析构件5和4对构件5进行力的分析，选取比例尺μF=50N/mm，作其受力图构件5力平衡：F65+F45+FI5+Fr+G5=0∴F45=2549NF65=590N对构件4进行力的分析，其受力图如右图9平衡有：Ｆ34＋Ｆ54＝0∴F34=-F54=F45＝2549N(2)对构件2受力分析杆2对B点求力矩：可得：－FI2*LI2b+G2*LＧ2b－Ft32*LBC=0即：－834.12×13.52×2+1600×25.8×2－Ft32×314.43=0∴Ft32＝190.78N杆２对Ｃ点求力矩：可得：Ft21*LBC＋FI2*LI2c－G2*LＧ2c=0即：Ft21*314.43＋834.12×26.65×2－1600×25.8×2=0∴Ft21＝121.18Ｎ（3）对构件3受力分析杆3对点C求力矩得：F43*LF43c+FI3*LFI3c-G3*LG3c-Ft63*LDC=010即：2549×26.83×2＋343.73×17.36×2－1040×31.31×2－Ft63×140＝0∴Ft63＝597.06Ｎ杆３对Ｄ点求力矩：Ｇ3*LG3d+F43*LF43d－FI3*LFI3d-Ft32*LFt32d+Fn32*LFn32d=0即：1040×31.31×2＋2549×80.5×2－343.73×52.12×2－190.78×9.01×2－Fn32×69.42×2＝0∴Fn32＝3142.07Ｎ（4）求力Fn21，Fn63解得：Fn21＝5459.5ＮFn63＝1844.5Ｎ(5)求作用在曲柄AB上的平衡力矩MbMb=F12*LF12=5461×0.02523=137.78N.mF61=F12=109.22×50N=5461N.11项目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63数值834.12343.73539.4910