壓床機(jī)械設(shè)計(jì)

1、說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：壓床機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：機(jī)英 093 班設(shè)計(jì)者：同組人：指導(dǎo)教師：2012 年 7 月 1 日目錄一、題目2二、原始數(shù)據(jù)與要求.21、工作原理.22.設(shè)計(jì)要求.23 .設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)24.設(shè)計(jì)內(nèi)容.3三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案選型設(shè)計(jì).3四、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)71、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).72、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).9五、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).11六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與力的分析.131、位置分析.132、速度分析.143、加速度分析.14七、制定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.17八、設(shè)計(jì)結(jié)果分析、討論，設(shè)計(jì)心得.18九、主要參考資料.18附錄19一、題目：壓床機(jī)械設(shè)計(jì)二、原始數(shù)據(jù)與要求1 .工作原理壓床機(jī)械是有六桿機(jī)構(gòu)中的沖

2、頭（滑塊）向下運(yùn)動(dòng)來(lái)沖壓機(jī)械零件的。圖13.1為其參考示意， 其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成， 電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速傳動(dòng)裝置 （齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)六桿機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過(guò)連桿、搖桿帶動(dòng)滑塊克服阻力F沖壓零件。當(dāng)沖頭向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無(wú)阻力；當(dāng)在工作行程后0.25H行程時(shí)，沖頭受到的阻力為F;當(dāng)沖頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，為空回行程，無(wú)阻力。在曲柄軸的另一端裝有供潤(rùn)滑連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副的油泵凸輪機(jī)構(gòu)。2 .設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有中等沖擊，允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為5%要求凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用a之內(nèi)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律見(jiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)

3、效率按0.95計(jì)算，按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。3 .設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)， 卜I杵頭用”相4 .設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)根據(jù)壓床機(jī)械的工作原理，擬定23個(gè)其他形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(連桿機(jī)構(gòu))，并對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析對(duì)比。(2)根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，ICB=0.51OB4,ICD=(0.250.35)1CO4。要求用圖解法設(shè)計(jì)，并寫(xiě)出設(shè)計(jì)結(jié)果和步驟。(3)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。將連桿機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，編制程序，分析出滑塊6的位移、速度、加速度和搖桿4的角速度和角加速度，并畫(huà)出運(yùn)動(dòng)曲線,打印上述各曲線圖。(4)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸(基圓半徑r0,偏距e和滾子半徑rr),并寫(xiě)出運(yùn)算結(jié)果

4、。將凸輪機(jī)構(gòu)放在直角坐標(biāo)系下，編程畫(huà)出凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際廓線，打印出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪機(jī)構(gòu)仿真模型。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案選型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本題工作要求的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案：方案1:齒輪系和齒條按時(shí)序式組合。如圖1所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu)以齒輪1為原動(dòng)件，齒輪1和齒輪3均為不完全齒輪，以實(shí)現(xiàn)齒輪2和齒輪4不能同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。 用齒輪2或齒輪4帶動(dòng)齒輪5運(yùn)動(dòng),6為齒條。結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：1傳遞的功率和速度范圍較大；2能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，平穩(wěn)性較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠；馳123457g101轉(zhuǎn)速HI/(rmin55929088*929590SflT9C504040403050相404540即尚.f./rrun14。170200135|W19

5、0150180降160距次y.mm儂180Je01於200：)40180,!70175沖大行程H/min1501B0210HO15C20016(1170165上極限 Q科心L203-20120120120120曲120值0下極釀m為/e6060:6060606060斷工作阻力4300460041004500依33004200140(-J.-I.：-,4沁。正杯3質(zhì)時(shí)用時(shí)曲胡70727463082A1連桿3啰心轉(zhuǎn)動(dòng)饌硬Jq”尺m-)0.21!0.2.1 0.280.30&350.380.400.420.460.33滑塊5成量抽手/kg3136384n40那323050J5邦杯4質(zhì)量405

6、06050網(wǎng)4555咨5搖桿1質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣MppiZfk/i*d20.220.24C.260.22o.a0,25答10.2B出的從辨件段大開(kāi)程爐|加20加徵202020a_20 20|從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)裨余弦正弦等加等減余弦赤燕等加等派氽弦正效等加等城鬲用壓力的口3032 Ar士3Q3C,30*30,30 產(chǎn)|推社運(yùn)朗角也60 70*爾GO*704|75*55*6(/憎叱遠(yuǎn)休止角山_10.10*10*ID,直1010”10*應(yīng)1041可科運(yùn)動(dòng)而高研70*蔽60*7075&5事fio77H表 13.1 設(shè)計(jì)蚣據(jù)機(jī)動(dòng)桃毒分凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)糟運(yùn)析H動(dòng)力號(hào) 梅臥析3結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比；

7、4齒輪和齒條直接嚙合，傳動(dòng)靈敏性非常高。結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：齒輪的制造、安裝要求較高，因而成本也較高；不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；在工作中有較大的沖擊力，齒輪和齒條易順壞，使用壽命圖1方案2:曲柄搖桿和扇形齒輪-齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)。如圖2所示，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)OiABCO2實(shí)現(xiàn)扇形齒輪上下往復(fù)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)柄動(dòng)力通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)輸入。結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：扇形齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)剛性；扇形齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)剛性；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，制造成本低；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：1扇形齒輪、齒條的制造、安裝要求較高，成本也較高；2載荷有較大的沖擊力，扇形齒輪、齒條易受損，使用壽命短。圖2方案3:齒輪和曲柄導(dǎo)桿及滑

8、塊機(jī)構(gòu)按時(shí)序式連接。如圖3所示，由齒輪O1帶動(dòng)齒輪O2轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪O2軸再驅(qū)動(dòng)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄驅(qū)動(dòng)AB上下擺動(dòng)，從而使滑塊D滿足運(yùn)動(dòng)要求。機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高和使用壽命長(zhǎng)；齒輪傳動(dòng)的功率大、轉(zhuǎn)速高；3曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，成本低；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：1制造齒輪需要有專門(mén)的設(shè)備，安裝精度高，成本高；2嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。圖3方案4:曲柄搖桿和滑塊機(jī)構(gòu)連接。如圖4所示，由曲柄帶動(dòng)搖桿上下往復(fù)擺動(dòng)，從而使滑塊滿足運(yùn)動(dòng)要求機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)；加工制造容易，成本低；承載能力較大，使用壽命長(zhǎng)；機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：機(jī)械效率低；不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。圖4綜合分析選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)：壓床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求使用壽命為10年，載荷有中

9、等沖擊，按小批量規(guī)模生產(chǎn)，因而應(yīng)選用使用壽命較長(zhǎng)、承載能力較大、生產(chǎn)成本低的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，選用執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案4四、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析單位mm(0)nm1r/min符號(hào)1X)2y12HCB/CB/BOCD/COr數(shù)據(jù)03140601201061500.50.390(1)已知：Xi=30mm,X2=140mm,Y=150mm,1=120,2=60H=150mm,CB/BO4=0.5,CD/CO4=0.3由條件可知：/C104c2=60,C1O4=C2O4,C1O4C2是等邊三角形1co=150mm,lCB=0.5lBO=50mm,lCD=45mmCO4CBB

10、O4CD(2)作圖步驟:確定點(diǎn)O4的位置；根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，畫(huà)出點(diǎn)O2的位置；畫(huà)出CBO4的兩個(gè)極限位置GBO4DCZBOJ分別連接B1O4和B2O4；以O(shè)2為圓點(diǎn)O2B2為半徑畫(huà)圓弧，與B1O2交于點(diǎn)E；以。2為圓心EBi的一半為半徑畫(huà)圓，并延長(zhǎng)B2O2與圓相交與點(diǎn)A2,B1O2與圓相交于點(diǎn)Ai,如圖5所示。lA。=47mm,lAB=217mmAO2AB通過(guò)測(cè)量得:由上可得:符號(hào)lCO41BO4lBClCDIABlAO2單位mm力殺51502005045217472、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)Ha6s00從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律單位mm0方案52030701070正弦有r0=45mm,e三15mm,rr=8m

11、m在推程過(guò)程中：22-由a=2兀h切sin（2技/60）/6。，0670口得當(dāng)房=70口時(shí)，且0口=0,即該過(guò)程為加速推程段；當(dāng)6。=70W,且6*35口，則有a=0,即該過(guò)程為減速推程段所以運(yùn)動(dòng)方程s=h（、./c.0）-sin（21二/、.0）/（2二）1在遠(yuǎn)休止過(guò)程中：S=0,70：、,.：80在回程過(guò)程中：C,2由a=-2計(jì)缶sin（2而/6）/60,8008150得：當(dāng)60=80口時(shí)，且a0640口，則有a=0,即該過(guò)程為加速回程段；所以運(yùn)動(dòng)方程s=h1-（二/。0）sin（2二/、：0）/（2二）1在近休止過(guò)程中：s=0,150二，二J：二3600運(yùn)用MATLAB軟件處理得如下表的

12、數(shù)據(jù)：61043.609737.97112045.842040.83483051.459145.35444056.607450.20615059.277253.47276061.868255.50907064.203256.20328064.203256.20329066.772655.362110068.362752.929411067.767049.281812064.231945.074113058.016941.097614050.687338.14621504537160453717045371804537190437200453721045372204537230453724045

13、37250453726045372704537280453729045373004537310453732045373304537340453735045373604537凸輪廓線如下:偏置移動(dòng)從動(dòng)盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì)-80-60-40-20020406080五、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)(1)、選擇電動(dòng)機(jī)類型：按已知條件和要求，選用Y系列一般用途的三相異步電動(dòng)機(jī)。(2)、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速為：n2=90r/min,考慮到重量和價(jià)格，選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列異步電動(dòng)機(jī)Y132S-6,其滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min(3)、總傳動(dòng)比和各級(jí)的傳動(dòng)比:、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比:960i=10.679

14、0、各級(jí)傳動(dòng)比:i=i12xi34,取i12=0.25i,得6040200-20-40-60點(diǎn)線表示基圓虛線表示實(shí)際廓線點(diǎn)畫(huà)線表示理論廓實(shí)線表示滾子JOi12=2.67,i34=4、確定各齒輪的齒數(shù)：選Zi=22，貝UZ2=屁Zi=58.74,取Z2=59。選Z3=22，貝（JZ4=i34Z34=88。由上可得：符號(hào)乙Z2Z3Z4am單位0mm力殺522592288203.5、確定齒輪4的角速度：n1=960r/minniZ259i12=n2乙22n2=357.97r/minn3=n2=357.97r/minn3Z488i34-n4Z322n4=89.49r/min2二n4wZ4=9.37ra

15、d/s(4)、減速器的結(jié)構(gòu)圖如圖6,所示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)4Zi六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與力的分析以。2為原點(diǎn)，分別建立直角坐標(biāo)系xo?y和xo2y,如圖7所示。1、位置分析在直角坐標(biāo)系XO2下，用復(fù)數(shù)矢量法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。已知：11=lAO=47mm,12=lAB=170mm,13=lBO=100mmIAO22AB,3BO414=1O2O4=160mm15=1CD=45mm320Z49-37rad/S用矢量形式寫(xiě)出機(jī)構(gòu)封閉矢量方程式：13。+12ei*=13ei+M2222222應(yīng)用歐拉公式eiu=cos?-isin口將式a的實(shí)部和虛部分離得11cos11-12cos22=1414cos411sin111

16、2sin22=13sin13,2222222消去式b中8,求出92得AsinBcos”C=02222222222222222式中：A=21113sind；B=213(11cosd-14)；_2_2_2_2_一C-12_11_13_1421114cos二1解之可得tan(13/2)=(A-A2B-C2)/(B-C)2222222,3=2arctan(A-A2-B2-C2)/(B-C)在直角坐標(biāo)系XO2Y中14-13-12.53sin日5=160sin94-130/1CD=160sin64-130/455CCLJ65=arcsin(160sing-130/45)滑塊6上點(diǎn)D的坐標(biāo)為D(-130,1

17、60160cosu4-45cos入)yD=160(1-cos3)-45cosi5點(diǎn)D的最低位置為Dm(-130,39)滑塊6上點(diǎn)D的位移為sD=yD-39=160(1-cosT4)-45cos15-392、速度分析在直角坐標(biāo)系xcy中，已知【1w2t搖桿4的角速度為w4=4/出滑塊6的速度為v6=dsD/dt3、加速度分析在直角坐標(biāo)系xOy中，搖桿4的角加速度為-4=dw4/dt滑塊6的加速度為a6=dv6/dt圖7使用MATLAB繪制滑塊6的運(yùn)動(dòng)曲線圖如下:(1)滑塊6的位移曲線210位移變化圖像移位角度(2)滑塊6的速度曲線速度變化圖像角度(3)滑塊6的加速度曲線8015923931839

18、8477557角度0度速加七、制定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖八、設(shè)計(jì)結(jié)果分析、討論，設(shè)計(jì)心得機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)了三周的課程設(shè)計(jì)使我從各個(gè)方面都受到了機(jī)械原理的訓(xùn)練，對(duì)機(jī)械的有關(guān)各個(gè)零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識(shí)。由于在設(shè)計(jì)方面我們沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，理論知識(shí)學(xué)的不全面，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)遇到各種的問(wèn)題，不過(guò)在老師和同學(xué)的幫助下我將它們一一都解決了。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，培養(yǎng)了我的綜合應(yīng)用機(jī)械原理課程及其他課程的理論知識(shí)。使我對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程有了一個(gè)更加形象、生動(dòng)和鮮明的了解和體會(huì)，同時(shí)，在這過(guò)程中也鍛煉了我通過(guò)各種手段解決問(wèn)題的能力和查閱各種設(shè)計(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。由

19、于在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中大量運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，使我對(duì)CA勞工程軟件的應(yīng)用水平有了很大的提高，這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一次十分難得的機(jī)會(huì)，很有助于我們將來(lái)在實(shí)際工作中的應(yīng)用。我也體會(huì)到了應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了我學(xué)習(xí)工程軟件的興趣。總之，這次課程設(shè)計(jì)使我在各個(gè)方面都有了新的提高。非常感謝老師的辛勤指導(dǎo)和不厭其煩的細(xì)心教誨！也感謝學(xué)校我們提供了這次難得的鍛煉機(jī)會(huì)，希望在以后的學(xué)習(xí)生涯中有更多機(jī)會(huì)參加類似的實(shí)踐活動(dòng)。九、主要參考資料1.陸風(fēng)儀主編.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì).北京.機(jī)械工業(yè)出版社,20062.孫恒、陳作模主編.機(jī)械原理.北京.高等教育出版社.20063.吳宗澤主編,機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè),北京,化學(xué)工業(yè)

20、出版社,2010附錄clear;clc;rb=45;rt=8;e=15;h=20;ft=70;fs=10;fh=70;alp=30;fprintf(1,基圓半徑rb=%3.4fmmn,rb)fprintf(1,mmn,rt)滾子半徑rt=%3.4ffprintf(1,推桿偏距e=%3.4fmmn,e)fprintf(1,推程升程h=%3.4fmmn,h)fprintf(1,推程運(yùn)動(dòng)角ft=%3.4fmmn,ft)fprintf(1,遠(yuǎn)休止角fs=%3.4fmmn,fs)fprintf(1,mmn,fh)回程運(yùn)動(dòng)角fh=%3.4ffprintf(1,推程許用壓力角alp=%3.4fmmn,alp

21、)hd=pi/180;du=180/pi;se=sqrt(rbA2-eA2);d1=ft+fs;d2=ft+fs+fh;s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft);at=zeros(ft);atd=zeros(ft);pt=zeros(ft);forf=1:ftiffatmatm=atd(f);endendfprintf(1,最大壓力角atm=%3.4f度n,atm)forf=1:ftifabs(atd(f)-atm)alpfprintf(1,凸輪推程壓力角超出許用壓力角，需增大基圓半徑！n)endptn=rb+h;forf=1:ftifpt(f)ptnptn

22、=pt(f);endendfprintf(1,輪廓最小曲率半徑ptn=%3.4fmmn,ptn)forf=1:ftifabs(pt(f)-ptn)0.1ftn=f;breakendendfprintf(1,對(duì)應(yīng)位置角ftn=%3.4f度n,ptn)ifptnahmahm=ahd(f);endendfprintf(1,最大壓力角ahm=%3.4f度n,ahm)forf=d1:d2ifabs(ahd(f)-ahm)alf%fpintf(1,凸輪推程壓力角超出許用壓力角，需增大基圓半徑！n)%endphn=rb+h;forf=d1:d2ifph(f)phnphn=ph(f);endendfprint

23、f(1,輪廓最小曲率半徑phn=%3.4fmmn,phn)forf=d1:d2ifabs(ph(f)-phn)0.1fhn=f;breakendendfprintf(1,對(duì)應(yīng)位置角ftn=%3.4f度n,ptn)ifphnrt+5fprintf(1,凸輪推程壓力角小于許用壓力角，需增大基圓半徑或減小滾子半徑！n)endn=360;s=zeros(n);ds=zeros(n);r=zeros(n);rp=zeros(n);x=zeros(n);y=zeros(n);dx=zeros(n);dy=zeros(n);xx=zeros(n);yy=zeros(n);xp=zeros(n);yp=zeros(n);xxp=zeros(n);yyp=zeros(n);forf=1:niffft/2&fft&fd1&fd2&f=ns=0;ds=0;endxx(f)=(se+s)*sin(f*hd)+e*cos(f*hd);x=xx(f);yy(f)=(se+s)*cos(f*hd)-e*sin(f*hd);y=yy(f);dx(f)=(ds-e)*sin(f*hd)+(se+s)*cos(f*