《机械原理》课程设计压床机构设计.doc

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1、湖南科技大学课程设计 目 录1 压床机构简介32 设计内容42.1 连杆机构设计及运动分析42.3 齿轮机构设计42.2 凸轮机构设计43 连杆机构设计及运动分析53.1 连杆机构简图53.2 计算连杆长度尺寸63.3 运动速度分析83.4 运动加速度分析104 凸轮机构设计124.1 凸轮参数计算124.2 绘制凸轮运动线图145 齿轮机构设计156 课程设计总结187 参考文献19 1 压床机构简介压床机构是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动克服阻力来冲压机械零件的。如图所示，其执行机构由连杆机构与凸轮机构组成，电动机带动三对车轮转动使转速降低，再带动曲柄转动。曲柄通过连杆带动滑块克服负载

2、阻力冲压零件，从而完成预定的工作。其工作简图如下： 图1-1 机构简图 图1-2 凸 轮冲头向下运动时为工作行程，如下图中所示，在0.75H内滑块无阻力，到工作行程后0.25H后冲头受阻力为Q，冲头向上时为空回行程，没有阻力。为了减少整个机构在运动中的速度波动，曲柄轴上装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮，机构运动的阻力线图及齿轮副的简图图如下：图1-1 齿轮副图 图1-2 阻力线图2 设计内容2.1 连杆机构设计及运动分析已知：中心距x1、x2、x3、y,构件的上下极限偏角为1、2，滑块冲程H，比值CE/CD、EF/DE,各构件中心S的位置及曲柄每分钟转速n1。要求：设计连杆机构，作出机构运

3、动简图，根据要求计算出连杆各构件的尺寸，绘制机构某个位置的速度多边形和加速度多边形，计算出连杆各点的速度、加速度。2.2 凸轮机构设计已知从动件冲程H，许用压力角，推程运动角，远休止角s，回程运动角，从动件运动规律，凸轮与曲柄共轴。要求：按确定凸轮机构基本尺寸，求出理论廓线、最小曲率半径min，选取滚子半径rg，绘出凸轮实际廓线。2.3 齿轮机构设计已知：齿数Z5，Z6，模数m，分度圆压力角，齿轮为正常齿制，工作情况为正式齿轮，齿轮与曲柄共轴。要求：选择两齿轮变位系数x1,x2，计算此时传各部分尺寸，绘制齿轮传动啮合图。3 连杆机构设计3.1 绘制连杆机构运动简图表3-1 连杆机构参数表设计内

4、容连杆机构的设计及运动分析单位mm（）mm符号X1X2yH数据401107060120120单位mm（）符号CE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE数据1/21/4901/21/2根据以上数据可绘制出如下简图：图3-1 连杆机构简图3.2 计算连杆长度尺寸在结构简图中，ABCDEF为连杆机构的一般位置图像，ABCDEF为滑块处于最上方时的连杆机构图像，ABCDEF为滑块处于最下方时的连杆机构图像。过D点作DO垂直过曲柄圆心的水平线于O。连接EE，过点E作EM垂直FF于M, 过点E作EN垂直FF于N。因为ODE=60，ODE =120，所以EDE=12060=60，又因为DE=DE,所以

5、DEE是等边三角形。所以E ED=60又因为OD E=60，所以DO EE因为FF DO, 所以FF EE所以EM=EN，EF=EF,所以EMFENF,所以MFE=NFE,所以四边形FFEE是平行四边形。所以EE=FF,又因为EED是等边三角形，所以DE=EE=H=120mm，又因为EF/DE=1/4, CE/CD=1/2，可算得：CE=40mm,CD=80mm,EF=30mm。连接AD，由勾股定理AD=80.8mm，当滑块处于最上方时AO/BD=x1/y=40/70=arctan30,所以ADO=30,ADC=120 -30=90 ，即ADC为直角三角形所以(AB+BC) 2=AD2+CD2

6、=12900mm, 当连杆处于滑块最下端时，ADC=ODCODA=30 ，由余弦定理，（BCAB）2= AD2+CD22ADCDcos30 ， 解方程组和得AB=36.2mm, BC=77.5mm。所以连杆各杆件的尺寸分别为：AB=36.2mm BC=77.5mm CD=80mmCE=40mm EF=30mm3.3 连杆运动速度分析如图，取滑块在最低位置时对应曲柄位置为1，按曲柄转向，将曲柄圆周分为12等分，画出12个曲柄位置图，根据连杆机构图及相关尺寸长度关系可作出滑块在上极限位置和距上极限位置为0.25H时对应的曲柄位置6和10。 图如下所示： 图3-1 曲柄位置图 图3-2 速度多边形当

7、机构位于位置8时，取比例尺Uv=0.005m/smm,根据简图及曲柄位置可作速度多边形。用|OM|表示图中M的长度则在CAD图中可得出|OC|=128.33mm |BC|=41.83mm|OE| 139.76mm |OF| 175.35mm|EF|48.74mm |OS2|135.23mm|OS3|96.88根据要求，n1=90r/min， = rad/s = =9.425 逆时针 = ABn1 = 9.4250.0775=0.73m/s = + 大小 - 0.73 - 方向CD AB BC 根据尺寸关系可算出：Uv |OC|0.005128.33=0.64m/sUv|BC| 0.00541.

8、83=m/sUv|OE| 0.005193.76=m/s Uv|OF| 0.005175.35=0.87m/sUv|EF|0.00548.74=0.24m/sUv|OS2|0.005135.230.67m/sUv|OS3|0.00596.880.48m/s3.4 加速度分析LAB、LBC等表示连杆ABBC的长度，则根据速度系可以算出B=12LAB=9.425236. 2/1000=3.22m/s2nCB=22LBC=2.7277.5/1000=0.55m/s2nCD=32LCD=8280/1000=5.12m/s2 nFE =42LEF=8230/1000=1.92m/s2= anCD+ at

9、CD= aB + atCB + anCB大小： - 5.12 - 3.22 - 0.55方向： - CD CD BA BC CB取比例尺为Ur=0.05mm/ms2,作加速度多边形： 图3-3 加速度多边形用|OM|表示图中M的长度则在CAD图中可得出|OC|=97.32mm |OE|=153.99mm|BC|=53.736mm |CD|=97.32mm|OF|=81.3mm |OS2|=77.92mm|OS3|=64.88mm根据加速度多边形的相关尺寸可算得：C=Ur|OC|=0.0597.32=4.84m/s2E =Ur|OE|=0.05153.99=7.69m/s2tCD=Ur|BC|=

10、0.0553.736=2.69m/s2 tFE =Ur|CD|=0.0597.32=4.87m/s2F= Ur|OF|=0.0581.3=4.07 m/s2S2= Ur|OS2|=0.0577.92=3.89 m/s2S3= Ur|OS3|=0.0564.88=1.62 m/s24 凸轮机构设计4.1 参数计算已知凸轮与曲柄同轴，设计数据表如下表4-1 凸轮参数表设计内容凸轮机构的设计符号hs从动杆加速度规律单位m数据1730603080余弦运动方程为S=hc/0-2cos(2/0)，加速度最大时最小，=可求得最小值为40mm。根据e=max/2R0取基圆半径R0=40mm，偏心距e=10mm

11、，滚子半径为10mm，根据表格数据可知：0-60为推程阶段，60-90为远休，90-170为回程阶段，170-360为近休。4.2 绘制轮廓图像用反转法可画出轮廓图像，作图步骤为：作出位移线图，将位移的横坐标平均分为12等分，由于0-60为推程阶段，60-90为远休，这些位置轮廓描点比较重要，可再细分为15度一份。根据已知尺寸，作出基圆，根据从动件偏置方向和偏距画出从动件及滚子的起始位置线，由此可知该位置线即为从动件的起始位置。作出偏距圆，该圆与从动件起始位置线相切。自偏距圆从动件起始位置线的切点开始，将偏距圆分成与位移线图横坐标相同的等分，找到等分点，过各等分点作偏距圆的切射线，找到与基圆的

12、交点。在上述切射线上，从基圆起向外截取线段，使其长度分别等于位移线图中横坐标所分成小段的相应高度，这些线段端点代表滚子圆心所在的位置。将各点用光滑的曲线连接起来，即为所设计的凸轮轮廓曲线。图形如下，其中与各滚子圆心构成的轮廓曲线为理论轮廓曲线，与各滚子相切的轮廓曲线为实际廓线：图4-1 凸轮轮廓曲线与位移图像5 齿轮机构设计参数计算：已知齿轮为正常齿制，工作情况为开式齿轮，齿轮与曲柄共轴，数据如下表所示：表5-1 齿轮参数表设计内容齿轮机构的设计符号Z5Z6m单位mm数据1132206由于齿轮Z5齿数小于17，要避免产生根切现象必存在变位系数，必要增大其中心距，进行变位。y=( Z5+ Z6)

13、 (cos/cos-1) /2a=a+ym=m (Z1+Z2) /2+ym无侧隙传动方程式 X5+ X6=（inv-inv）( Z5+ Z6)/2tanX5=（17-11）、17=0.353根据以上方程组可解得变位系数X6=0.88分度圆直径 d5=mz5=66mm d6=mz6=192mm基圆直径 db5= d5cos=62mmdb6= d6cos=180mm齿厚 S5=（/2+25tan）m= 11mmS6=（/2+26tan）m= 9mm齿顶高 ha5=（ha*+X5）m=8.5mmHa6=（ha*+X6）m=4.5mm齿根高 hf5=（ha*+ hc*- X5）m=4.5mmHf6=（

14、ha*+hc*- X6）m=9mm2、绘制齿轮啮合图 根据以上条件可绘制出如下图像6 课程设计总结做机械原理课程设计是第一次做课程设计，在课程设计中充分体现从学习到运用再到实践的过程。学习重在学以致用，在实践中温习、反复、加强和提高所学内容，使所学知识更加扎实，融会贯通，综合运用能力也得到提升。作为大学生，要学会把所学知识运用到实际生产、生活中去，设计出实用的产品，这才是我们学习的最终目标所在。短短的一周课程设计，却过得非常忙碌充实。开始做课程设计时完全不知所措，不得不查资料、去图书馆、找老师，弄清楚课程设计该怎么做之后才可以自己独立钻研。构思好课程设计的大致框架，写提纲，打草稿。一步一步按要

15、求做下去。到最后发现，其实做课程设计对学习非常有帮助，对所学内容进一步加深印象非常有帮助。课程设计综合性非常强，做机械原理课程设计涉及到机械原理课理论知识、理论力学理论知识、CAD计算机绘图以及大学物理中的运动学，做课程设计把以前所学的这些知识重新温习了一遍。要做好这一门课程设计，就必须学会联系并综合运用这些知识，要有足够的空间想象力和逻辑能力。孔子曰：学而时习之，学过的东西不重复很快就忘了，许多理论力学里学过的知识都已经不记得了，还有CAD绘图也有些操作以经陌生，做课程设计时不得不找到以前的教材，把遗漏的知识点看一遍。做完课程设计最大的收获就是我觉得CAD熟练多了，许多以前没有掌握的技巧现在

16、学会了。相当于把以前学过的内容深一层地复习了一遍，知识的运用更灵活了。在课程设计中我深深地体会到我们学习中的许多不足之处。首先学习知识太过于散乱，各科内容很少有机会联系结合起来，也很少有机会让我们去实践，去把这些知识运用到一起，做成一个实际有意义的作品出来。再者我们的课程经常学完了就不管了，用不了多久就忘得一干二净，到毕业时甚至有些课程究竟学到了什么东西都不知道。还有许多学生对实习、实验等实践性课程不重视，只重视有考试的课程，实践严重不足，容易出现“高分低能”的现象。我们应该认真思考，树立正确的人生观、价值观，知道我们就读大学的主要目的，全面提升自己。7 参考文献1 潘存云，唐进元. 机械原理M，湖南：中南大学出版社，20112 王湘江. 机械原理课程设计指导书M，湖南：中南大学出版社，20113 刘鸿文. 理论力学（第五版）M，北京：高等教育出版社，20104 刘小年. Auto CAD计算机绘图基础M，湖南：湖南大学出版社，20105 匡乐满. 大学物理（第一册）M，北京：北京邮电大学出版社，201017