压床机构设计课程设计说明书机械原理课程设计.docx
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压床机构设计课程设计说明书机械原理课程设计
压床机构设计课程设计说明书机械原理课程设计
机械原理课程设计
说明书
设计题目:
压床机械设计
学院:
机械工程学院
班级:
XXX
设计者:
同组人:
指导教师:
2022年7月1日
目录
一、题目
(2)
二、原始数据与要求
(2)
1、工作原理
(2)
2.设计要求
(2)
3.设计数据
(2)
4.设计内容(3)
三、执行机构方案选型设计(3)
四、机构设计(7)
1、连杆机构的设计(7)
2、凸轮机构的设计(9)
五、传动方案设计(11)
六、机构运动分析与力的分析(13)
1、位置分析(13)
2、速度分析(14)
3、加速度分析(14)
七、制定机械系统的运动循环图(17)
八、设计结果分析、讨论,设计心得(18)
九、主要参考资料(18)
附录(19)
一、题目:
压床机械设计
二、原始数据与要求
1.工作原理
压床机械是有六杆机构中的冲头(滑块)向下运动来冲压机械零件的。
图13.1为其参考示意,其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成,电动机经过减速传动装置(齿轮传动)带动六杆机构的曲柄转动,曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。
当冲头向下运动时,为工作行程,冲头在0.75H内无阻力;当在工作行程后0.25H行程时,冲头受到的阻力为F;当冲头向上运动时,为空回行程,无阻力。
在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。
2.设计要求
电动机轴与曲柄轴垂直,使用寿命10年,每日一班制工作,载荷有中等冲击,允许曲柄转速偏差为±5%。
要求凸轮机构的最大压力角应在许用[α]之内,从动件运动规律见设计数据,执行构件的传动效率按0.95计算,按小批量生产规模设计。
3.设计数据
4.设计内容
(1)根据压床机械的工作原理,拟定2~3个其他形式的执行机构(连杆机构),并对这些机构进行分析对比。
(2)根据给定的数据确定机构的运动尺寸,
45.0OBCBll=,4)35.0~25.0(COCDll=。
要求用图解法设计,并写出设计结果和步骤。
(3)连杆机构的运动分析。
将连杆机构放在直角坐标系下,编制程序,分析出滑块6的位移、速度、加速度和摇杆4的角速度和角加速度,并画出运动曲线,打印上述各曲线图。
(4)凸轮机构设计。
根据所给定的已知参数,确定凸轮的基本尺寸(基圆半径0r,偏距e和滚子半径rr),并写出运算结果。
将凸轮机构放在直角坐标系下,编程画出凸轮机构的实际廓线,打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。
三、执行机构方案选型设计
实现本题工作要求的机构运动方案:
方案1:
齿轮系和齿条按时序式组合。
如图1所示,执行机构以齿轮1为原动件,齿轮1和齿轮3均为不完全齿轮,以实现齿轮2和齿轮4不能同时转动。
用齿轮2或齿轮4带动齿轮5运动,6为齿条。
结构优点:
①传递的功率和速度范围较大;
②能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;
③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;④齿轮和齿条直接啮合,传动灵敏性非常高。
结构缺点:
①齿轮的制造、安装要求较高,因而成本也较高;②不宜作远距离传动;
③在工作中有较大的冲击力,齿轮和齿条易顺坏,使用寿命短。
图1
方案2:
曲柄摇杆和扇形齿轮-齿条机构串联。
如图2所示,曲柄摇杆机构21ABCOO实现扇形齿轮上下往复摆动,从而带动冲头上下往复运动。
驱柄动力通过齿轮机构输入。
结构优点:
①扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性;②扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性;③曲柄摇杆机构制造工艺简单,制造成本低;机构缺点:
①扇形齿轮、齿条的制造、安装要求较高,成本也较高;
②载荷有较大的冲击力,扇形齿轮、齿条易受损,使用寿命短。
图2
方案3:
齿轮和曲柄导杆及滑块机构按时序式连接。
如图3所示,由齿轮O1带动齿轮O2转动,齿轮O2轴再驱动曲柄导杆机构运动。
曲柄驱动AB上下摆动,从而使滑块D满足运动要求。
机构优点:
①齿轮传动结构紧凑、传动效率高和使用寿命长;
②齿轮传动的功率大、转速高;
③曲柄导杆机构制造工艺简单,成本低;
机构缺点:
①制造齿轮需要有专门的设备,安装精度高,成本高;
②啮合传动会产生噪声。
图3
方案4:
曲柄摇杆和滑块机构连接。
如图4所示,由曲柄带动摇杆上下往复摆动,从而使滑块满足运动要求。
机构优点;
①加工制造容易,成本低;
②承载能力较大,使用寿命长;
机构缺点:
①机械效率低;
②不宜用于高速运动。
图4
综合分析选定执行机构:
压床机构设计要求使用寿命为10年,载荷有中等冲击,按小批量规模生产,因而应选用使用寿命较长、承载能力较大、生产成本低的执行机构。
因此,选用执行机构方案4。
四、机构设计
1、连杆机构的设计124/BOCB=0.5,4/COCD=0.3
由条件可知:
=241∠CCO60°,4241OCOC=,∴△241CCO是等边三角形∴mmlmmllmmlCDBOCBCO45505.015044====,,
(2)作图步骤:
设计内容
连杆机构的设计及运动分析
单位
mm(o)mm
r/min
符号
X1
X
2yΦ1Φ2
H4/BOCB
4/COCD
2
n
数据
301
401
601
206
01500.50.3
9
①确定点O4的位置;
②根据机构设计数据,画出点O2的位置;③画出4CBO的两个极限位置41BOC和42BOC;④分别连接41OB和42OB;
⑤以O2为圆点O2B2为半径画圆弧,与B1O2交于点E;
⑥以2O为圆心1EB的一半为半径画圆,并延长22OB与圆相交与点2A,2
1OB与圆相交于点1A,如图5所示。
图5
通过测量得:
mmlmmlABAO217,472==
2、凸轮机构的设计
有mm
rmmemmrr8,15,450
===
在推程过程中:
由2
002/)/2sin(2δδπδωπha=,οδ700=,则有a=0,即该过程为加速回程段;
所以运动方程[])2/()/2sin()/(1'
0'0πδπδδδ+-=hs
在近休止过程中:
s=0,0360150<<δο运用MATLAB软件处理得如下表的数据:
10°43.609737.971120°45.842040.834830°51.459145.354440°56.607450.206150°59.277253.472760°61.868255.509070°64.203256.203280°64.203256.203290°66.772655.3621100°68.362752.9294110°67.767049.2818120°64.231945.0741
130°58.016941.0976
140°50.687338.1462
150°4537
160°4537
170°4537
180°4537
190°437
200°4537
210°4537
220°4537
230°4537
240°4537
250°4537
260°4537
270°4537
280°4537
290°4537
300°4537
310°4537
320°4537
330°4537
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