机械原理课程设计压床机构.docx
机械原理课程设计说明书设计题目：学院：班级：设计者：学号：指导老师：目录目录1一、机构简介与设计数据11.1.机构简介错误!未定义书签。机构的动态静力分析错误!未定义书签。凸轮机构构设计错误!未定义书签。1.4.设计数据错误!未定义书签。二、压床机构的设计32.1.1. 传动方案设计错误!未定义书签。2.1.2. 1.基于摆杆的传动方案错误!未定义书签。2.1.3. 六杆机构A错误!未定义书签。2.1.4. 六杆机构B错误!未定义书签。2.2. 确定传动机构各杆的长度错误!未定义书签。三.传动机构运动分析错误!未定义书签。3.1. 速度分析错误!未定义书签。3.2. 加速度分析错误!未定义书签。3.3. 机构动态静力分析63.4. 基于SOildworks环境下受力模拟分析：7四、凸轮机构设计8五、齿轮设计95.1. 全部原始数据错误!未定义书签。5.2. 设计方法及原理错误!未定义书签。5.3. 及计算过程错误!未定义书签。参考文献10一、机构简介与设计数据图示为压床机构简图，其中六杆机构为主体机构。图中电动机经联轴器带动三对齿轮将转速降低，然后带动曲柄1转动，再经六杆机构使滑块5克服工作阻力Fr而运动。为了减少主轴的速度波动，在曲柄轴A上装有大齿轮Z6并起飞轮的作用。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的供油。S）压床机构及传动系统：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97）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。作图局部亦画在运动分析的图样上。：从动件冲程H,许用压力角.推程角o,远休止角31,回程角从动件的运动规律见表9-5,凸轮与曲柄共轴。要求：按确定凸轮机构的根本尺寸.求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径P。选取滚子半径r,绘制凸轮实际廓线。以上内容作在2号图纸上设计内容连杆机构的设计及运动分7析符号%A2fh*魄HCECDEFDE%BS2BCDS3DE单位mm度mmr/min数据I50140220601201501/21/41001/21/2II60170260601201801/21/4901/21/2III70200310601202101/21/4901/21/2连下F机构的激态静力分析及飞轮转动惯量确实定G2G3G5FrmaxJS2JS3NKgm21/3066044030040000.281/30106072055070000.641/3016001040840110001.35凸轮L构设计夕maxLo2。EaS'0mm0161204080207518130387520901813542652075二、压床机构的设计优点：结构紧凑，在C点处，力的方向与速度方向相同，所以传动角7=9()。，传动效果最好；满足急回运动要求；缺点：有死点，造成运动的不确定,需要加飞轮，用惯性通过；优点：能满足要求，以小的力获得很好的效果；缺点：优点：结构紧凑，满足急回运动要求;缺点：机械本身不可防止的问题存在。结构过于分散：综合分析：以上三个方案，各有千秋，为了保证传动的准确性，并且以满足要求为目的,我们选择方案三。,.CE1：h=50mmy02=140加,3=220mm,360o,3120o,H=180a1111,=如右图所示，为处于两个极限位置时的状态。根据条件可得：tan=>0=12.8°2220在三角形ACD和ACO中用余弦公式有:由上分析计算可得各杆长度分别为:ABBCBS2CDDEos3EF49.3mm223.2mn131.9AWn100mm150mm90mm37.5mm工程IABIBCIDEIEF,bs2ICD数值493223.215037.5131.990100单位mm：%=1OOrZmin2町2;TXlOo1_.,.、?NZiX=10A61rad/s,逆时针;6060大小？0.577?J?方向LCDYAB1.5C铅垂JlEF选取比例尺的,二（）°I。"”5,作速度多边形如下图;tnm由图分析得：Vc=UvpcXvcn=uvbe×121.5=0.486msve=uv'Pe×UF=wvpf×vFE=uv'efx匕2=见，82X匕3=/03X.2=产=rad/s（顺时针）IBC3=-£=rads（逆时针）ICD34="=rad/s（顺时针）IEF速度分析图：ac = a"cD+ atcD= Hb + atcB+ a%大小：？ j ?方向：？ CfD ±CD BfA IBC CfB选取比例尺U a=0.04（ms2）mm,作加速度多边 形图_ac = wrt p'c' = ×2a=uaet=×2a,c = / 屈=X 61.3=2.452 ms2a（CD =ua ,c, = × 113.52=4.5408 ms2ncf=3e+ a%+ a'FE大小： ?方向： TFfEJLFECIf = % 万=X 129.42=5.1768 ms2%2 = %P's2 = 23 = %P's3=2lEkaF =wp,' = ×2（逆时针）（顺时针）3工程VB%2%数值0.5160.0750.1120.0830.2770.05610.467单位mlsrad/s工程aliClcCLeaFas2aS3a2数值单位ms2rads23.3, 机构动态静力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3方案I6604403004000单位NK21 .各构件的惯性力，惯性力矩：Fg2=7242=*见2=66OX(与见2方向相同)Fg3=43=G3"c=440（与3方向相反）8F5=m5aF=§N/=300X5.177/9.8=158.48ON（与。尸方向相反）gF=4000/10=400N10M2=Js2%=X顺时针）监3=4q=X（逆时针）2 .计算各运动副的反作用力(1)分析构件5对构件5进行力的分析，选取比例尺叫=K)N/町作其受力图构件5力平衡：Fgs+G5+凡§÷45=0那么(5=F45=-10×47.44=分析构件2、3单独对构件2分析：杆2对C点求力矩,可得:R；2BC一G2J2一Fg2lFg2=0单独对构件3分析：杆3对C点求矩得：解得:%=265.103N对杆组2、3进行分析：R43+Fg3+G3+Rt63+Fg2+G2+Rt12+Rnl2÷R1163=0大小：?方向：选取比例尺UF=IONmm,作其受力图那么Rni2=10×156.8=1568N;Rn63=10×49.28=492.8N.求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb：工程Fg2Fg3Fg5M12M13MbRn63R,63数值单位NN工程Rn12Rt12R34R45R56R61数值单位N3.4, 基于SOildworks环境下受力模拟分析:装配体环境下的各零件受力分析Soildworks为用户提供了初步的应力分析工具simulation,利用它可以帮助用户判断目前设计的零件是否能够承受实际工作环境下的载荷，它是COMOSWorks产品的一局部。SimUEiOn利用设计分析向导为用户提供了一个易用、分析的设计分析方法。向导要求用户提供用于零件分析的信息，如材料、约束和载荷，这些信息代表了零件的实际应用情况。SimUIation使用了当今最快的有限元分析方法一一，快速有限元算法(FFE),它完全集成在WindoWS环境中并与SOikIWorkS软件无缝集成，被广泛应用于玩具、钟表、相机、机械制造、五金制品等设计之中。的设置约束点与负载，我们很容易得到每个零件在所给载荷后的应力分布情况。由于不知道该零件的具体材料，所以我选用了 SOiIdWorkS中的合金钢材料，并且在轴 棒两端加载了两个负载，经过SOildWOrkSSimUIatiOn运算后得到上图的应力分布图，通过不 同色彩所对应的应力，我们可以清楚的看到各个应力的分布情况，虽然负载与理论计算的 数据有偏差，不过对于我们了解零件的应力分布已经是足够了。四、凸轮机构设计符号h°o0,单位mm0,)方案11730552585=37.778mm o,即有H l7045 045取6=3Smn,取°=4nn。在推程过程中：2,2/彷)nwCOq由a=,v07W2盘当。二55。时，且Oo<。,那么有a>=0,即该过程为加速推程段,当°=55°时,且6。，那么有a<=0,即该过程为减速推程段所以运动方程1-coMS一2O050IO015°20°25°30°35°40°45°50°55。S0单位(mm)在回程阶段,-2hw2cos(-)由Q=；得:2当6(Z当5°时,且0°<8°,那么有a<=0,即该过程为减速回程段,当6°，=85。时,且6。，那么有a>=0,即该过程为加速回程段80°85°90°95°100°105°IlO0115°120°S17125°130°135°140°145°150°155°160°165S0单位(mm)所以运动方程S=凸轮廓线如下:五、齿轮设计考虑到负传动的重合度虽然略有增加，但是齿厚变薄，强度降低，磨损增大：正传动的重合度虽然略有降低，但是可以减小齿轮机构的尺寸，减轻齿轮的磨损程度，提高两轮的承载能力，并可以配凑中心距，所以优先考虑正传动。1、变位因数选择(1)求标准中心距。：。='g+Z2)=122.5加网2选取a=127.5mm,由此可得啮合角':CoSa=竺吆=XCOS20。=优=25°；a,127.5求变位因数为十居之和：V+/=(4+Z2>(加'-加)X144,然后在齿数组合为2tanaZl=ILZ2=38的齿轮封闭线上作直线王+/=LIM4,此直线所有的点均满足变位因数之和1.1044和中心距122.5mm的要求，所以芭=0.574,%=053(M,满足两齿根相等的要求。2、计算几何尺寸由汨+x2>0可知，该传动为正传动，其几何尺寸计算如下：1Vdp-jr-Iz;('-G)127.5122.5.a.中心距变动系数：y=-=1m5b.齿顶高变动系数：a=xl+x2-y=1.1044-1=0.1044c.齿顶高：d.齿根高：e.齿全高：f.分度圆直径：g.齿顶圆直径：h.齿根圆直径：i.基圆直径：j.节圆直径：k.顶圆压力角：1 .重合度：_z1-(Ianartl-tana,)+z2(tana02-tana,)_1l×(tan42.136o-tan25)÷38×(tan29.0623-tan250)6a-2x3.14=1.31>1.3满足重合度要求。m.分度圆齿厚：参考文献1 .孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理【M.7版.北京：高等教育出版社,2001.崔洪斌，陈曹能AutoCAD实践教程.北京:高等教育出版社,2011.3.邓力,高飞.soildworks2007机械建模与工程实例分析，清华大学出版社.2008.4.Soildworks公司,生信实维公司.soildworks高级零件和曲面建模.机械工业出版社.2005.5.上官林建,魏峥.Goildworks三维建模及实例教程，北京大学出版社.2009.
