压床设计

机械原理课程 目 录 一.机构简介与设计数据…………………………………………………… 2 二.压床机构的设计………………………………………………………… 3 三.传动机构运动分析……………………………………………………… 6 四.传动机构的动态静力分析……………………………………………… 8 五.凸轮设计计算……………………………………………………………10 六.参考文献…………………………………………………………………12 设计目：压床主体机构分析与设计 一、机构简介与设计数据 1.1.机构简介 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 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 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。 （a）压床机构及传动系统 1.2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。 1.3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。 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 1.4.设计数据 设计内容 连杆机构的设计及运动分析 符号 单位 mm 度 mm r/min 数据 I 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 100 1/2 1/2 II 60 170 260 60 120 180 1/2 1/4 90 1/2 1/2 III 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定 [δ] G2 G3 G5 N 1/30 660 440 300 4000 0.28 0.085 1/30 1060 720 550 7000 0.64 0.2 1/30 1600 1040 840 11000 1.35 0.39 凸轮机构设计 ［a］ Φ ΦS Φˊ 0 mm 0 16 120 40 80 20 75 18 130 38 75 20 90 18 135 42 65 20 75 二、压床机构的设计 2.1.传动设计 2.1.1.基于摆杆的传动方案 2.1.2.六杆机构A 2.1.3.六杆机构B 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。 2.2.确定传动机构各杆的长度 已知： , ， 由上分析计算可得各杆长度分别为： 三.传动机构运动分析 项目 数值 单位 3.1.速度分析 已知： 逆时针； 　　　　　　 大小 　 　 √ 方向 　 　　　　铅垂　　　　　 √　　　　　　 选取比例尺 ，作速度多边形如图所示； 由图分析得： 　　 　 项目 数值 单位 3.2.加速度分析 大小： √ √ √ 方向： 取 作加速度多边形如图所示，分析得： 大小： √ √ 方向： 铅垂 　　√ 　　　 分析得： 四.传动机构的动态静力分析 EMBED Equation.DSMT4 方案Ⅱ 1060 720 550 7000 0.64 0.2 单位 N Kg.m2 4.1.各构件的惯性力，惯性力矩： （与 方向相反） （与 方向相反） （与 方向相反） （逆时针） （逆时针） 4.2.动态静力分析 4.2.1.取5,6杆组做受力图 选取比例尺 ，作其受力图（如右图） 构件5力平衡： 则由力多边形图可得： 4.2.2.取3,4杆组做受力图 选取比例尺 ，作其受力图（如右图） 对 杆： 杆 对点C取矩得： 解得： ； 对 杆： 　杆 对点Ｃ取矩得： 　　 ， 　解得： 对杆组分析： 　　　　　 选取比例尺 ，作其受力图 则 4.2.3.取3,4杆组做受力图 项目 数值 385.06 190.29 121.90 17.05 1.69 154.25 273.68 638 单位 N N.m N 项目 数值 12.596 2610 1580 1220 1130 1130 158 2610 单位 N 五.凸轮设计计算 凸轮机构设计 ［a］ Φ ΦS Φˊ 0 mm 0 18 130 38 75 20 90 由已知条件可得： 查诺模图可知： 在推程过程中： 　 由 曲线图可知： ： 当 ， 则有 ,即该过程为加速推程段, 所以运动方程为： 当 , 则有 ,即该过程为减速推程段 所以运动方程为： 0 0.0015 0.0058 0.0131 0.0204 0.0231 0.0318 0.0376 0.0405 0.4084 在休止阶段： ， 在回程阶段， 由 曲线图可知： ， 当 , 有 ,即该过程为减速回程段, 所以运动方程为： 当 , 有 ,即该过程为加速回程段 所以运动方程为： 0.04058 0.0386 0.0345 0.0285 0.0204 0.0124 0.0063 0.0023 0.0002 0 六.参考文献 1 吴宗泽，罗圣国主编，机械课程设计手册，第3版，北京：高等教育出版社。 2. 孙桓 陈作模主编，机械原理，第7版，北京：高等教育出版社。 3. 赵春玲 尹析明主编，工程力学，第1版，四川：西南交通大学出版社。2009年1月。 4. 周品，何正风等主编，MATLAB数值分析，北京：机械工业出版社.2009.90-91,242-245. 附录： 1.凸轮设计程序 clc h=0.04084 m0=75 m1=0:1:37.5; m2=38:1:75; S1=2*h*m1.^2/m0^2; S2=h-2*h*(m0-m2).^2/m0^2; n0=90; n1=5:1:45; S3=h-2*h*n1.^2/n0^2; n2=46:1:90; S4=2*h*(n0-n2).^2/n0^2; S11=1000*S1'; S22=1000*S2'; S33=1000*S3'; S44=1000*S4'; S11=vpa(S11,5); S22=vpa(S22,5); S33=vpa(S33,5); S44=vpa(S44,5); a=length(S11) b=length(S22) c=length(S33) d=length(S44) f1=m1'; f2=m2'; p=1000*[h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h,h]; p=p'; p=vpa(p,5); t1=[S11;S22;p;S33;S44]; x=1:180 x=x' y=t1 plot(x,y,’-o’) title('度数与位移的关系图') xlabel('圆周的度数')，ylabel('相应位移') 2.计算结果 度数 位移（mm） 度数 位移（mm） 度数 位移（mm） 1 0 61 37.573 121 31.149 2 1.45E-02 62 37.994 122 30.514 3 5.81E-02 63 38.386 123 29.859 4 0.13069 64 38.749 124 29.183 5 0.23233 65 39.083 125 28.487 6 0.36302 66 39.388 126 27.771 7 0.52275 67 39.664 127 27.035 8 0.71152 68 39.911 128 26.279 9 0.92934 69 40.128 129 25.502 10 1.1762 70 40.317 130 24.706 11 1.4521 71 40.477 131 23.889 12 1.757 72 40.608 132 23.052 13 2.091 73 40.709 133 22.195 14 2.454 74 40.782 134 21.317 15 2.8461 75 40.825 135 20.42 16 3.2672 76 40.84 136 19.523 17 3.7173 77 40.84 137 18.645 18 4.1965 78 40.84 138 17.788 19 4.7048 79 40.84 139 16.951 20 5.242 80 40.84 140 16.134 21 5.8084 81 40.84 141 15.338 22 6.4037 82 40.84 142 14.561 23 7.0281 83 40.84 143 13.805 24 7.6816 84 40.84 144 13.069 25 8.364 85 40.84 145 12.353 26 9.0756 86 40.84 146 11.657 27 9.8161 87 40.84 147 10.981 28 10.586 88 40.84 148 10.326 29 11.384 89 40.84 149 9.6907 30 12.212 90 40.84 150 9.0756 31 13.069 91 40.84 151 8.4806 32 13.955 92 40.84 152 7.9058 33 14.869 93 40.84 153 7.3512 34 15.813 94 40.84 154 6.8168 35 16.786 95 40.588 155 6.3025 36 17.788 96 40.477 156 5.8084 37 18.819 97 40.346 157 5.3344 38 19.879 98 40.195 158 4.8806 39 20.961 99 40.023 159 4.447 40 22.021 100 39.832 160 4.0336 41 23.052 101 39.62 161 3.6403 42 24.054 102 39.388 162 3.2672 43 25.027 103 39.136 163 2.9143 44 25.971 104 38.864 164 2.5815 45 26.885 105 38.571 165 2.2689 46 27.771 106 38.259 166 1.9765 47 28.628 107 37.926 167 1.7042 48 29.456 108 37.573 168 1.4521 49 30.254 109 37.2 169 1.2202 50 31.024 110 36.806 170 1.0084 51 31.764 111 36.393 171 0.8168 52 32.476 112 35.959 172 0.64537 53 33.158 113 35.506 173 0.49411 54 33.812 114 35.032 174 0.36302 55 34.436 115 34.538 175 0.2521 56 35.032 116 34.023 176 0.16134 57 35.598 117 33.489 177 9.08E-02 58 36.135 118 32.934 178 4.03E-02 59 36.643 119 32.359 179 1.01E-02 60 37.123 120 31.764 180 0 3.处理出的图形 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� EMBED Equation.DSMT4 ���，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： 结构过于分散： 优点： 结构紧凑，满足急回运动要求； 缺点： 机械本身不可避免的问题存在。 如右图所示，为处于两个极限位置时的状态。 根据已知条件可得：� EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ���� EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� 在三角形� EMBED Equation.DSMT4 ���和� EMBED Equation.DSMT4 ���中用余弦公式有： � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ���� EMBED Equation.DSMT4 ��� 顺时针 顺时针 逆时针 � PAGE 15 _1365844972.unknown _1365848842.unknown _1365850101.unknown _1365865638.unknown _1365868340.unknown _1365871326.unknown _1365871877.unknown _1365872181.unknown _1365872642.unknown _1365872664.unknown _1365872696.unknown _1365872707.unknown _1365872713.unknown _1365872702.unknown _1365872675.unknown _1365872654.unknown _1365872659.unknown _1365872649.unknown _1365872561.unknown _1365872598.unknown _1365872380.unknown _1365872456.unknown _1365872339.unknown _1365872050.unknown _1365872064.unknown _1365872146.unknown _1365872055.unknown _1365872038.unknown _1365872045.unknown _1365871878.unknown _1365871430.unknown _1365871543.unknown _1365871562.unknown _1365871876.unknown _1365871519.unknown _1365871528.unknown _1365871373.unknown _1365871411.unknown _1365868581.unknown _1365869716.unknown _1365871176.unknown _1365871241.unknown _1365871288.unknown _1365871118.unknown _1365869175.unknown _1365869704.unknown _1365868596.unknown _1365868484.unknown _1365868546.unknown _1365868569.unknown _1365868497.unknown _1365868414.unknown _1365868430.unknown _1365868374.unknown _1365866919.unknown _1365868274.unknown _1365868302.unknown _1365868318.unknown _1365868290.unknown _1365868240.unknown _1365868256.unknown _1365868073.unknown _1365866042.unknown _1365866484.unknown _1365866736.unknown _1365866117.unknown _1365865797.unknown _1365865862.unknown _1365865782.unknown _1365863082.unknown _1365864284.unknown _1365865253.unknown _1365865477.unknown _1365865501.unknown _1365865440.unknown _1365864446.unknown _1365864767.unknown _1365863287.unknown _1365863673.unknown _1365863647.unknown _1365863233.unknown _1365863265.unknown _1365863128.unknown _1365862257.unknown _1365862339.unknown _1365862866.unknown _1365862933.unknown _1365862393.unknown _1365862301.unknown _1365862319.unknown _1365862271.unknown _1365850867.unknown _1365851447.unknown _1365862243.unknown _1365850945.unknown _1365850573.unknown _1365850600.unknown _1365850695.unknown _1365850431.unknown _1365849098.unknown _1365849144.unknown _1365850002.unknown _1365850025.unknown _1365850072.unknown _1365849739.unknown _1365849973.unknown _1365849981.unknown _1365849392.unknown _1365849627.unknown _1365849121.unknown _1365849132.unknown _1365849110.unknown _1365848909.unknown _1365848963.unknown _1365848983.unknown _1365849047.unknown _1365848925.unknown _1365848876.unknown _1365848890.unknown _1365848853.unknown _1365846019.unknown _1365847618.unknown _1365848796.unknown _1365848825.unknown _1365848833.unknown _1365848817.unknown _1365848134.unknown _1365848362.unknown _1365847918.unknown _1365846777.unknown _1365846886.unknown _1365846895.unknown _1365846966.unknown _1365846851.unknown _1365846863.unknown _1365846817.unknown _1365846611.unknown _1365846697.unknown _1365846183.unknown _1365845817.unknown _1365845852.unknown _1365845874.unknown _1365845949.unknown _1365845864.unknown _1365845835.unknown _1365845844.unknown _1365845827.unknown _1365845705.unknown _1365845736.unknown _1365845760.unknown _1365845718.unknown _1365845674.unknown _1365845686.unknown _1365845139.unknown _1365845657.unknown _1365845151.unknown _1365845051.unknown _1365838339.unknown _1365844692.unknown _1365844818.unknown _1365844935.unknown _1365844953.unknown _1365844832.unknown _1365844878.unknown _1365844749.unknown _1365844763.unknown _1365844707.unknown _1365843360.unknown _1365844655.unknown _1365844674.unknown _1365844687.unknown _1365844668.unknown _1365843559.unknown _1365844043.unknown _1365844372.unknown _1365843891.unknown _1365843464.unknown _1365842214.unknown _1365842923.unknown _1365843037.unknown _1365843120.unknown _1365842807.unknown _1365838557.unknown _1365838568.unknown _1365838357.unknown _1364673947.unknown _1364674161.unknown _1364674229.unknown _1365838321.unknown _1365535223.unknown _1364674189.unknown _1364674049.unknown _1364674065.unknown _1364674019.unknown _1364673734.unknown _1364673888.unknown _1364673913.unknown _1364673875.unknown _1260977730.unknown _1260978426.unknown _1307703969.unknown _1307704057.unknown _1307704073.unknown _1307703823.unknown _1260978332.unknown _1260978369.unknown _1260978227.unknown _1260970658.unknown _1260977648.unknown _1260970511.unknown _1147844710.unknown