機械原理課程設計--壓床機構(gòu)

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　課程設計名稱： 《機械原理》課程設計 </p><p>　　學 生 姓 名： </p><p>　　學 院： <

2、/p><p>　　專業(yè)及班級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2013 年 1 月 10 日

3、</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　設計目的：</b></p><p>　　在學習和了解機械的通用構(gòu)件和機械運行基本原理的基礎上，要求學生理論與實踐相結(jié)合，深入了解機械的通用構(gòu)件和機械運行基本原理在工程常見機械中的應用，提高學生將機械原理的基本概念和原理綜合應用能力和實際動手能力。</p>

4、<p><b>　　學生提交設計期限：</b></p><p>　　在本學期2012年12月17日至2012年12月21日完成，設計必須學生本人交指導老師評閱。</p><p><b>　　本設計參考材料：</b></p><p>　　《機械原理》 《機械原理課程指導書》</p><p

5、><b>　　設計題目的選定：</b></p><p>　　參考設計題目附后頁，任選一題。</p><p><b>　　設計要求：</b></p><p><b>　　查閱相關(guān)資料；</b></p><p>　　提出整體系統(tǒng)設計方案；</p><p&g

6、t;　　詳細設計所設計機構(gòu)的原理、組成及參數(shù)等；</p><p>　　說明設計分析的步驟和計算過程；</p><p>　　設計過程繪制相關(guān)設計的CAD圖紙。</p><p>　　設計成果及處理說明書主要章節(jié)：</p><p>　　設計成果（包括說明書、CAD圖紙等）；</p><p>　　設計說明書格式及主要章節(jié)：&l

7、t;/p><p>　　封面（參照學院規(guī)定標準）；</p><p>　　設計任務書（包括選定設計題目與要求，可復?。?；</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　說明書正文；（主要包括系統(tǒng)總體方案分析及參數(shù)確定；）</p><p><b>　　設計總結(jié)及體會；</b&

8、gt;</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　設計所得學分及成績評定：</p><p>　　本設計單獨算學分及成績：占1個學分。</p><p>　　考核與評分主要分四個方面：</p><p>　　學生平時出勤及工作態(tài)度；</p><p>　　說

9、明書、設計圖紙的規(guī)范與正確程度及獨立工作能力；</p><p>　　答辯成績（部分學生）。</p><p><b>　　設計進度與答疑：</b></p><p>　　確定設計題目及查閱資料，并確定方案：12.17日； </p><p>　　虛擬儀器設計及撰寫設計報告：12.18日；</p><p>

10、;　　運行調(diào)試檢測與修改，完成課程設計報告：12.19～12.20日；</p><p>　　提交設計報告，部分學生答辯：12.21日。</p><p>　　學生簽名： 指導老師簽名： </p><p>　　學 號： </p><p>　

11、　日 期： 2013.1.10 日 期： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 設計要求------------------------------------------------------------1</p><p>　　

12、1.1 壓床機構(gòu)簡介-----------------------------------------------------------1</p><p>　　1.2 設計內(nèi)容-----------------------------------------------------------------2</p><p>　　1.2.1機構(gòu)的設計及運動分折---------------

13、-----------------------------2</p><p>　　1.2.2機構(gòu)的動態(tài)靜力分析-----------------------------------------------2</p><p>　　1.2.3飛輪設計--------------------------------------------------------------2</p>

14、<p>　　1.2.4 凸輪機構(gòu)設計-------------------------------------------------------2</p><p>　　1.2.5齒輪機構(gòu)設計--------------------------------------------------------2</p><p>　　2．壓床機構(gòu)的設計: --------------

15、---------------------------------2</p><p>　　2.1 連桿機構(gòu)的設計及運動分析-----------------------------------------2</p><p>　　2.1.1作機構(gòu)運動簡圖-----------------------------------------------------2</p><

16、p>　　2.1.2 長度計算-------------------------------------------------------------3</p><p>　　2.1.3機構(gòu)運動速度分析--------------------------------------------------5</p><p>　　2.1.4機構(gòu)運動加速度分析-----------------

17、-----------------------------7</p><p>　　3．凸輪機構(gòu)設計--------------------------------------------------9</p><p>　　4．齒輪機構(gòu)設計--------------------------------------------------11</p><p>　　5．

18、心得體會--------------------------------------------------------12</p><p>　　6．參考書籍 --------------------------------------- --------------13</p><p><b>　　1. 設計要求</b></p><p>&l

19、t;b>　　1.1壓床機構(gòu)簡介</b></p><p>　　圖所示為壓床機構(gòu)簡圖。其中，六桿機構(gòu)ABCDEF為其主體機構(gòu)，電動機經(jīng)聯(lián)軸器帶動減速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動曲柄1轉(zhuǎn)動，六桿機構(gòu)使滑塊克服阻力Fr,而運動,曲柄通過連桿，搖桿帶動滑塊克服阻力Q沖壓零件。當沖頭向下運動時，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無阻力；當在工作行程后0.25H行程時，沖頭受

20、到的阻力為Q，當沖頭向上運動時，為空回行程，無阻力。為了減小主軸的速度波動，在曲軸A上裝有飛輪，在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副用的油泵凸輪。設計數(shù)據(jù)見表6-2。</p><p>　　圖1 機構(gòu)簡圖 圖2 凸輪簡圖</p><p>　　圖3 齒輪機構(gòu) 圖4 阻力線

21、圖</p><p><b>　　1.2.設計內(nèi)容：</b></p><p>　　1.2.1機構(gòu)的設計及運動分折</p><p>　　已知：中心距x1、x2、y, 構(gòu)件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CE／CD、EF／DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。</p><p>　　要求：設計連桿機構(gòu) , 作機構(gòu)運動簡圖、

22、機構(gòu)1～2個位置的速度多邊形和加速度多邊形、滑塊的運動線圖。以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在l號圖紙上。</p><p>　　1.2.2機構(gòu)的動態(tài)靜力分析</p><p>　　已知：各構(gòu)件的重量G及其對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動慣量（略去不計)，阻力線圖(圖9—7)以及連桿機構(gòu)設計和運動分析中所得的結(jié)果。</p><p>　　要求：確定機構(gòu)

23、一個位置的各運動副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫在運動分析的圖樣上。</p><p><b>　　1.2.3飛輪設計</b></p><p>　　已知：機器運轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)δ，有動態(tài)靜力分析中所得的平衡力矩My，驅(qū)動力矩Ma為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。</p><p>　　要求：用慣性力法求飛輪動慣量JF.</p&

24、gt;<p>　　1.2.4凸輪機構(gòu)構(gòu)設計</p><p>　　已知：從動件沖程H，許用壓力角[α]．推程角 φ，遠休止角φs，回程角φ'，從動件的運動規(guī)律，凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　要求：按[α]確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸．求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑ρmin。選取滾子半徑rg，繪制凸輪實際廓線。</p><p>　　1.2.5

25、齒輪機構(gòu)設計</p><p>　　已知：齒數(shù)Z5,Z6模數(shù)m分度角α齒輪為正常齒制，工作情況為開式齒輪，齒輪與曲柄共軸。</p><p>　　要求：選擇兩輪變位系數(shù)x1,x2,計算此對齒輪傳動的各部分尺寸。</p><p><b>　　2.壓床機構(gòu)的設計</b></p><p>　　2.1作機構(gòu)的位置簡圖</p&g

26、t;<p>　　機構(gòu)的極限點和中間的位置簡圖</p><p><b>　　圖5 機構(gòu)位置簡圖</b></p><p>　　2.1.2 長度計算 </p><p><b>　　表1 設計數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　1. 已知：X1＝70mm</p><p&

27、gt;　　X2＝200mm，Y＝310mm Ψ3'＝60°，Ψ3''＝120°</p><p><b>　　H＝210mm</b></p><p>　　CE/CD=1/2, EF/DE=1/4</p><p>　　由條件可得；∠E1DE2=60°</p>&l

28、t;p><b>　　∵DE2=DE1</b></p><p>　　∴△DE1E2等邊三角形</p><p>　　過D作DJ⊥E1E2，交E1E2于J，交F1F2于H</p><p>　　∵ DE1=DE2 ∠E1DE2=60°∠JDE1=30°</p><p>　　又∵ Ψ3’＝60

29、6;</p><p><b>　　∴∠JDI=90°</b></p><p>　　∴HDJ是一條水平線，</p><p><b>　　∴DH⊥F1F2</b></p><p>　　∴F1F2∥E1E2</p><p>　　過F2作F2K⊥E1E2 過E1作E1G⊥F

30、1F2，∴F2K＝E1G</p><p>　　在△F2KE2和△E1GF1中，KF2＝GE1，F(xiàn)2E2=E1F1, </p><p>　　∠F1KE1=∠E2GF2=90°</p><p>　　∴△F1KE1≌△E2GF2</p><p><b>　　∴KE2= GF1<

31、/b></p><p>　　∵E1E2=E2K+KE1, F1F2=F1G+GF2</p><p>　　∴E1E2=F1F2=H</p><p>　　∵△DE1E2是等邊三角形</p><p>　　∴DE2=F1F2=H=210mm ∴DE=210mm</p><p>　　∵EF/DE=1/4, CE/CD

32、=1/2 </p><p>　　∴EF=DE/4=210/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*210/3=140mm</p><p>　　連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310</p><p><b>　　又∵AD=mm</b></p><p>　　令∠ADI= 責sin=70/317.33

33、 cos=310/317.33</p><p>　　∴在三角形△ADC和△ADC’中，由余弦定理得：</p><p>　　AC2==383.44mm </p><p>　　AC1==245.41mm</p><p>　　∴AB=(AC2-AC1)/2= 69.015mm BC=(AC1+AC2)/2=314.425

34、mm</p><p>　　BS2/BC=1/2 DS3/DE=1/2</p><p>　　∴BS2=BC/2=157.21 mm DS3=DE/2=105mm </p><p>　　由上可得各桿件的長度：</p><p><b>　　表2 桿件的長度表</b></p>

35、;<p>　　2.1.3 機構(gòu)運動速度分析</p><p>　　已知：n1=90r/min；機構(gòu)處于B，分析速度。</p><p><b>　　圖6 機構(gòu)位置圖</b></p><p>　　= rad/s = =9.425 rad/s 逆時針</p><p>　　= ·lAB = 9.42

36、5×0.069015=0.650m/s</p><p>　　= + </p><p>　　大小 ? 0.65 ?</p><p>　　方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC</p><p>　　選取比例尺μv=0.004m/(mm/s)，作速度多邊形</p>

37、<p><b>　　圖7 速度多邊形</b></p><p>　?。?#183; ＝0.03/0.05=0.600m/s</p><p>　?。?#183; ＝0.009/0.05=0.180m/s</p><p>　?。?#183; ＝0.45/0.05=0.900m/s</p><p>　?。?#183;

38、 ＝0.44/0.05=0.880m/s</p><p>　　＝·＝0.01/0.05=0.200m/s</p><p>　?。?#183;＝0.031/0.05mm＝0.620m/s</p><p>　?。?#183;＝0.022/0.05mm＝0.440m/s</p><p>　　∴＝＝0.18/0.314425=0.572ra

39、d/s (逆時針)</p><p>　　ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s (順時針)</p><p>　　ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s (順時針) </p><p><b>　　表3 速度表</b></p><p>　　2.1.4機構(gòu)運動加速度分析：</p&

40、gt;<p>　　aB=ω12LAB=9.4252×0.069015=6.130m/s2</p><p>　　anCB=ω22LBC=0.5722×0. 314425=0.103m/s2</p><p>　　anCD=ω32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s2 </p><p>　　anFE =ω42LEF

41、=3.8092×0.0525=0.762m/s2</p><p>　　= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB</p><p>　　大?。?？ √ ？ √ ？ √</p><p>　　方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B</p><p>　　選取比例尺μa=0.04

42、m/ (mm/s2),作加速度多邊形圖</p><p>　　圖8 加速度多邊形圖</p><p>　　aC=·=0.0033/0.01=3.300m/s2</p><p>　　aE=·=0.05/0.01=5.000m/s2</p><p>　　atCB=· =0.031/0.01=3.100m/s2</

43、p><p>　　atCD=·=0.019/0.01=1.900m/s2</p><p>　　aF = aE + anEF + atEF</p><p>　　大?。?? √ √ ?</p><p>　　方向： √ √ 　F→E ⊥EF&

44、lt;/p><p>　　aF=0.032/0.01=3.200m/s2</p><p>　　as2=0.042/0.01=4.200m/s2</p><p>　　as3=0.025/0.01=2.500m/s2</p><p>　　= atCB/LCB=3.100 /0.314425=9.859 m/s2</p><p>

45、　　= atCD/LCD=1.900/0.14=13.571 m/s2 </p><p><b>　　表4 加速度表</b></p><p><b>　　凸輪機構(gòu)設計</b></p><p>　　表5 凸輪參數(shù) </p><p><b>　　2).凸輪機構(gòu)設計</b&g

46、t;</p><p><b>　　1.凸輪基本尺寸</b></p><p>　　凸輪的基本參數(shù)如表6-2，因而凸輪的角速度為w=9.425rad/s。利用余弦加速度運動規(guī)律的推程的運動方程式（4-3a)，回程的運動方程式（4-3b)可知，</p><p>　　當σ=27.50時，從動件速度v有最大值，且為v=292.93mm/s</p&g

47、t;<p>　　因而e=v/2w=15.5mm 取e=16mm</p><p><b>　　(4-3a)</b></p><p><b>　　( 4-3b)</b></p><p>　　再利用公式（4-13)和 (4-12)可求的凸輪的基圓半徑r0=40mm</p><p>

48、　　r0 (4-13)</p><p>　　rt0.4r0 (4-14)</p><p>　　有基圓半徑R0=40mm e=16mm 滾子半徑 R=8mm </p>

49、<p><b>　　在推程過程中：</b></p><p>　　由a=2πhω2 sin(2πδ/δ0)/δ02得</p><p>　　當δ0 =650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,</p><p>　　當δ0 =650時,且δ>=32.50, 則有a<=0,即該過程為

50、減速推程段</p><p>　　所以運動方程S=h [(δ/δ0) -sin(2πδ/δ0)/(2π)] </p><p>　　在回程階段，由a=-2πhω2 sin(2πδ/δ0’)/ δ0’ 2得</p><p>　　當δ0’ =750時，且00<δ<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段,</p><p>　

51、　當δ0’ =750時,且δ>=37.50, 則有a>=0,即該過程為加速回程段</p><p>　　所以運動方程S=h[1-(δ/δ0’)+sin(2πδ/δ0’) /(2π)]</p><p>　　當δ0 =650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,</p><p>　　當δ0 =650時,且δ>=

52、32.50, 則有a<=0,即該過程為減速推程段</p><p>　　所以運動方程S=h [(δ/δ0) -sin(2πδ/δ0)/(2π)] </p><p><b>　　表6 凸輪位置數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　凸輪廓線如下:</b></p><p>　　（a）

53、 (b)</p><p>　　圖9 (a)凸輪輪廓圖 (b)位移和角度關(guān)系圖</p><p><b>　　4.齒輪機構(gòu)設計</b></p><p>　　已知:齒輪,齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪與曲柄共軸。</p><p>　　由于其中一齒輪齒數(shù)小于17，

54、要避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象必存在變位系數(shù)，必要增大其中心距，</p><p>　　取a’=130mm,求得’=21,142°</p><p>　　經(jīng)計算后取變位系數(shù) ：</p><p>　　x5=0.393 mm > Xmin5=0.3529 mm</p><p>　　x6=-0.222 mm > Xmin6=-0.8824 m

55、m</p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p>　　d=m* Z=66.0mm</p><p>　　d=m* Z=192.0mm</p><p><b>　　基圓直徑：</b></p><p>　　d= d*cos=62.024mm</p>

56、<p>　　d= d*cos= db6=180.433mm</p><p><b>　　齒厚：</b></p><p>　　S=（）*m= 10.961mm</p><p>　　S=（）*m= 8.628 mm</p><p><b>　　齒頂高：</b></p><

57、p>　　h=（h+x）*m=8.329mm</p><p>　　h=（h+x）*m = 4.642mm</p><p><b>　　齒底高：</b></p><p>　　h=（ h+c- x）*m=4.62mm</p><p>　　h=（ h+c- x）*m=8.829mm</p><p>

58、　　齒頂圓直徑和齒底圓直徑：</p><p>　　d= d+ 2h=83.618mm</p><p>　　d= d-2h=56.675mm</p><p>　　d= d+2h=200.325 mm</p><p>　　d= d-2h=173.382mm</p><p><b>　　重合度: </b>

59、;</p><p><b>　　=1.390</b></p><p><b>　　5．心得體會</b></p><p>　　做機械原理課程設計是第一次做課程設計，一開始都不知道課程設計是什么東西，通過老師的指導已經(jīng)自己的學習終于有了自己的思路。在課程設計中充分體現(xiàn)從學習到運用再到實踐的過程。短短的一周課程設計，過的很快卻過

60、得非常忙碌充實，學到了很多東西。</p><p>　　課程設計綜合性非常強，做機械原理課程設計涉及到機械原理課理論知識、理論力學理論知識、CAD計算機繪圖，做課程設計把以前所學的這些知識重新溫習了一遍。要做好這一門課程設計，就必須學會聯(lián)系并綜合運用這些知識，還要適當?shù)娜ゲ殚喴恍┢渌馁Y料。做完課程設計最大的收獲就是我覺得CAD熟練多了，許多以前沒有掌握的技巧現(xiàn)在學會了。相當于把以前學過的內(nèi)容深一層地復習了一遍，知

61、識的運用更靈活了。</p><p>　　在課程設計中我深深地體會到我們學習中的許多不足之處。首先學習知識太過于散亂，各科內(nèi)容很少有機會聯(lián)系結(jié)合起來，更是也很少有機會讓我們?nèi)嵺`，去把這些知識運用到一起，做成一個實際有意義的作品出來。再者我們的課程經(jīng)常學完了就不管了，用不了多久就忘得一干二凈，到畢業(yè)時甚至有些課程究竟學到了什么東西都不知道。還有許多學生對實習、實驗等實踐性課程不重視，只重視有考試的課程，實踐嚴重不足

62、。我們應該把理論用于實踐，只有通過實踐才能創(chuàng)造有價值的東西。</p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　[1] 潘存云，唐進元. 機械原理 [M]湖南：中南大學出版社，2011</p><p>　　[2] 王湘江. 機械原理課程設計指導書 [M]湖南：中南大學出版社，2011</p><p>