压床机构综合

1机械原理课程设计设计说明书设计题目：压床机构综合班级：机械工程系机电2班设计学生：吴燕学号：20089191指导老师：温亚莲2目录第一章设计题目.............................................31.1题目的简介.........................................31.2设计目的..........................................31.3设计条件及要求.....................................4第二章机构设计.............................................42.1功能原理设计.......................................42.2设计方案...........................................52.3设计数据...........................................5第三章数值的计算............................................63.1曲柄滑块机构......................................63.2铰链四杆机构.......................................83.3两机构组合........................................10第四章锻压受力分析与冲头选材...............................10第五章压床机构中位置、速度、加速度的图像...................12第六章电动机与减速传动装置.................................146.1减速装置..........................................15第七章三维仿真.............................................157.1机构整体效果简图..................................157.2电动机与皮带传动装置..............................167.3冲槽设计..........................................167.4冲头设计..........................................17第八章参考文献.............................................183第一章设计题目1.1设计题目简介压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。下图所示为某压床的运动示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮(－、－、－)减速器将转速降低，带动冲床执行机构（六杆机构ABCDEF）的曲柄AB转动，六杆机构使冲头5上下往复运动，实现冲压工艺。1.2设计目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于：（１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。（２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。（３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型某压床的运动示意图压床六杆机构4与组合以及确定传动方案的能力。（４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我参加了此次的机械原理课程设计。1.3设计条件及要求：机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。首先确定压床的机构原理及有关数据，制定多套运动方案。再查阅相关资料，通过精确的计算和运用相关应用软件（例如CAXA，Solidworks，ADAMS等造型、分析软件）进行运动模拟，对设计题目进行创新设计和运动仿真，最后在多方面的考虑下确定一套方案并完成整套课程设计说明书。第二章机构设计2.1功能原理设计：5通常情况下，一部的机器需要通过电机带动一系列复杂的机构使其正常运转，这其中涉及到很多简单且基本的机械机构。当然，也可以直接通过电机带动整部机器的运转，这完全取决于机器所需完成的工作以及设计该机器时所面临的种种实际情况。2.2设计方案：此压床六杆机构由一个小型交流电动机带动，通过一曲柄连杆机构实现锻压。以电动机作为动力源，通过皮带轮降速，将动力传给曲柄摇杆机构，精简了系统结构。在这样一种构件组的设计中，它能够给被锻压物件提供瞬间的高强度冲击力，使锻造容易进行。当然它的缺点是，机构比较笨重，在冲头抬升过程中，惯性不大时会影响运动的进行。2.3设计数据：六杆机构的中心距、、压床六杆机构6，构件3的上、下极限位置角、，滑块5的行程H，比值、，曲柄转速以及冲头所受的最大阻力等列于数据表。六杆机构的设计数据(mm)(mm)(mm)(°)(°)H(mm)(rpm)（KN）70200310601202100.50.25909第三章数值的计算3.1曲柄滑块机构压床阻力曲线图7将该压床机构分开，只对l3、l4以及固定铰D和滑块F分析，将图顺时针旋转90°，以方便分析，并建立坐标系。为方便研究，在这里将固定铰D改为A，将滑块F改为C，将铰链E改为C，AB即l3，BC即l4。坐标建立：x轴过A点，y轴过电动机圆心点，即已确定A的坐标为(310,0)。当C运动到最高点处取B2、C2，运动到最低点取B1、C1。对AB1C1：33cos1lxxAB33siny1lB2224)()(1111BCCByyxxl3441ll已知数据：200y1C310Ax603联立以上各式，并将1Bx、1yB、1Cx均用3l表示，得)2004321)(2004321(23103331lllxC……①对AB2C2：33cos2lxxAB33siny2lB82224)()(2222BCCByyxxl3441ll已知数据：200y1C310Ax1203联立以上各式，并将2Bx、2yB、2Cx均用3l表示，得)2004321)(2004321(23103332lllxC……②又∵21210xCCx……③联立①②③得2103l代入①②式检验：04.2427)2004321)(2004321(33ll∴2051Bx86.181y1B155.73x1C365.732Cx可得5.524l根据得来的数据，可确定摆动杆3l的具体位置以及运动规律，从而也进一步确定了4l以及滑块C1的运动规律。3.2铰链四杆机构9现重新设置符号，将主动件旋转圆心定为A点，将3l的固定端设为D点，从动件有AB，CD。当3l摆置时，1l与2l重合时，B在B1处。1l与2l展开连成一条直线时，B在B2处。此时，曲柄所在的两个位置所夹的锐角θ就是极位夹角。对AB1C1D分析：已知A(0,70)D(310,0)连接AD，由勾股定理知：81.31722DAADxyl再求得72.12arctanODOAADO∴8.2472.71260α3ADO对△AC1D，由余弦定理：21.312αcos211222DCADDCADlllll其中1403231llDC再对系统分析：21222)()(11llyyxACC10∴80.66)(222111ACCyyxll其中240cos310311DCClx24.121sin311DCCly3.3两种机构组合1l、2l求得之后，再加上前面的数据，就可根据算出的尺寸，绘制一幅精确地平面六杆压床机构简图。这便是一个精确的平面六杆压床机构简图，其中80.661l，21.3122l，2103l，5.524l第四章锻压受力分析与冲头选材11根据题设的压床阻力曲线图来分析锻压运动。当冲头在工作行程中降落到距离最低位置4H时开始锻压物体，此时便受到反向且不断加强的冲击应力。当冲击应力达到峰值maxQ时，便表示已锻压到最低位置，随即进入返回行程。现在只研究冲头在位置4H到位置0时对物体的冲击力分析：434151maxmaxHhHQQQ其中HhH43而maxQ与H的数值已给定，代入得6250.651371.0hQ而Qsma∴6250.651371.0hmsa可见冲击加速度与冲头的质量、底面积和下降高度有关，只要对冲头的质量和底面积进行设计就可以正常运行，并且给物体带以较压床阻力曲线图12强的冲击加速度。冲头采用硬质钨钢CD650，常用于车床刀具、冲击钻钻头、玻璃刀刀头、瓷砖割刀之上，坚硬不怕退火，但质脆。属于稀有金属之列.硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。第五章压床机构中位置、速度、加速度的图像根据对运动执行机构的仿真，可以得到机构的位移、速度、加速度图像图5.1机构的位移图像13图5.2机构的速度图像14图5.3机构的加速速的图像第六章电动机与减速传动装置电动机的转速要尽量小，因为题设转速要求只有n=90r/pm，选择电动机后还应考虑减速。现采用皮带轮降速的办法，将动力传给曲柄摇杆机构。经综合考虑，选择一小型交流电动机。品牌:ABB产品类型:三相异步电动机型号:QA71M4B极数:4极额定功率:0.37KW额定电压:380（V）额定转速:1385（rpm）15设电动机所接皮带轮半径为0R，曲柄摇杆所接皮带轮半径为R、转速n，故有nRRn00，代入数据得9013850RR,根据实际尺寸选择mmR900且mmR5.580。6.1减速设备传动机构中设计了减速设备：第七章三维仿真决定采用SolidWorks（2009）进行绘画仿真，这对SolidWorks的入门和进一步学习也是很大的动力作用。需要注意的问题是，仿真过程中要采用合理适当的尺寸，且对轮轴的转动要有键连接。另外作为该软件的初学者，在绘制过程中不免遇到非常多的困难，这就需要一种不怕困难，迎刃而上的勇气和毅力！7.1机构整体效果简图接曲柄167.2电动机与皮带传动装置7.3冲槽设计：槽口尺寸2020，在冲床板距离5.524H的高度截止。冲槽最高面必须高过冲头大部分所上升到的最高处，但也17略低于冲头顶面所上升到的最高处。7.4冲头设计：整体尺寸702020，孔半径5，孔轴心距底面20，顶面圆角边缘半径1，这样的设计保证冲头在下降到最低处时不至于脱离冲槽。18第七章心得体会“世上无难事，只要肯登攀。”是我在课程设计中最深刻的体会，无论怎么说，课程设计虽说很难，但是只要自己认真去做，去思考分析，平时还要多问多请教，再难的事也能做好。第二点很重要的是，一定要勤快点，克服人类最大的弱点——懒惰。要有恒心，有耐力，且坚定自己的信念，就一定能成功，至少也尽了最大的努力。第三，压力也是非常重要的，有压力才有动力，在压力的作用下就能催生让人满意的效果，这一点我也颇有感触。特别是这次的课程设计，我第一次开始学习并使用了三维软件制图，深知这类软件在未来工程应用中也是非常广泛的。在以后的学习中，我还要加强对各种工程软件的培养。在此感谢导师对我的指导和解疑，感谢所有老师同学对我的监督和支持！第八章参考资料【1】冯鉴何俊雷志