大学机械原理设计压床机构

目录概述·······························设计项目·······························1．设计题目························2．机构简介························3．设计数据························设计内容·······························1．导杆机构的设计··················2.凸轮机构的设计···················3.齿轮机构的设计···················设计体会·····························参考文献······························附图····························概述一、机构机械原理课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于：（１）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。（２）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。（３）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。（４）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。二、机械原理课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。三、械原理课程设计的方法：机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。压床机构第一节曲柄连杆机构一、机构简介及设计数据1．机构简介图中所示为压床机构简图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。2．设计数据设计内容连杆机构的设计及运动分析符号x1x2y33HCECDEFDE1n2BSBC2DSDE单位mm(°)mmr/min方案二60170260601201801/21/4901/21/2设计内容凸轮机构的设计齿轮机构的设计符号h[]001,05z6zm从动件运动规律单位mm()()mm方案二18306030801035206等加速二．设计内容1．连杆机构的设计及运动分析已知：中心距x1、x2、y,构件3的上下极限角33，滑块的冲程H，比值CE/CD、EF/DE，各构件质心S的位置，曲柄转速n1。要求：设计连杆机构，作机构的运动简图、机构1～2个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在1号图纸上。已知H=180mm，x1=60mm,x2=170mm,y=260mm,ψ3´=60°,3=120°CE/CD=1/2,EF/DE=1/4.n1=90r/min.根据几何关系可知。DE=180mm，CE=60mm，DC=120mm，EF=45mm，AB=51mm，BC=210mm.（1）速度：（m/s）当构件处于起始点1时，运动简图始图所示。构件1绕A点作逆时针转动，其其速度方向如图所示，大小为vB=lABω1.vc=vB+vCB大小：0.336lABω10.298方向：⊥CD⊥AB⊥BC/cEvv=./.CDEDLL30.5042ECVVm/sVF=VE+VFE大小：?=0.4920.504?=0.132方向：∥导轨6⊥EC⊥EF（2）加速度：(m/2s)anc+atc=anB+atB+anCB+atCB大小：?=0.942.84.500.467?方向:CDCDBAABCBBCaF=anE+atE+anFE+atFE大小：?=6.761.414.2?2.93方向：∥导轨6EDEDEFFE2．连杆机构的动态静力分析已知：各构件的重力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。第二节凸轮机构已知：从动件冲程H，许用压力角[α]，推程角δ0，远休止角δ01，回程角δ´0，从动件的运动规律见表，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ρmin，选取滚子半径rr，绘制凸轮实际廓线。以上内容作在2号图纸上。(附)用解析法设计凸轮机构：参考机械原理课程设计指导书所设计凸轮机构为一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构。○1凸轮廓曲线的方程式选凸轮的回转中心为坐标原点，y轴的方向与推杆的导路平行，建立直角坐标系如图所示。开始时滚子中心位于凸轮理论廓线的起始点B0处。设s0为B0点到x轴的距离。则2200sre式中，e和r0分别是偏距和凸轮的基圆半径。当凸轮机构以一ω反转δ角时，推杆同时反转δ角并相应地沿导路移动了s，滚子中心复合运动到B点，其直角坐标为00sincoscossinxsseysse……○1上式即为用直角坐标表示的凸轮理论廓线的方程式。因凸轮的实际廓线时理论廓线的等距曲线，距离等于滚子半径rr，所以当已知理论廓线上任一点B（x，y）时，只要沿理论廓线在该点法线方向取距离为rr，即得实际廓线上的相应点,Bxy。由数学知识知，理论廓线B点处法线nn的斜率（与切线斜率互为负倒数）为sintancosdxdxddydyd……○2根据式○1有00sinscoscosssindxdsesdddydsesdd……○3式○2中的sinθ和cosθ可按下式求得2222sincosdxddxdydddyddxdydd……○4实际廓线上对应点,Bxy的坐标为cossinrrxxryyr……○5此即为凸轮的工作廓线方程式。式中“-”号用于内等距曲线，“+”号用于外等距曲线。解析法设计凸轮：解析法设计凸轮，需要求出凸轮轮廓曲线的解析函数式。盘形凸轮轮廓曲线是一种平面曲线，通常可用直角坐标来描绘。下面按照上面给定已知条件来设计该凸轮的轮廓曲线。1．求凸轮的理论轮廓曲线方程（从动件运动规律为等加速度规律）以凸轮的基圆圆心为直角坐标轴的原点。Y轴与推杆轨道，平行指向上方，用第四章的式（4-11）计算x，y坐标。因为理论廓线由推程、远休止、回程和近休止四部分组成，所以轮廓的直角坐标方程也分四段求出。（1）推程部分在此阶段作等加速度上升。其运动位移方程为S=222hV=24ha=224h由题意知h=18mmδ0=60整理后可得直角坐标的参数方程为（2）远休止部分这期间推杆静止，s=18mm,该部分凸轮廓线为一段圆弧，其半径为220()Rsse凸轮廓线的直角坐标参数方程为sincosxRyR式中-圆弧上的点和原点之间的连线与Y轴的夹角。根据理论廓线在图中的几何关系可得arctaneR所以有sin()cos()65100xRyR（3）回程部分回程阶段的运动方程为S=h-,222hV=-,24ha=-,224hn=18mm（4）近休止部分运动到这一阶段，推杆静止，s=0,该部分凸轮的理论轮廓曲线为基圆的一部分圆弧，所以凸轮廓线的直角坐标参数方程为sincosxryr式中-圆弧上的点和原点之间的连线与Y轴的夹角，根据理论廓线在图中的几何关系，可得0arctanes所以有0sin()xr0cos()yr1703602．凸轮的实际轮廓曲线方程00sin()coscos()sindxvessddyvessd（1）推程部分计算中用到的参数有19192sin65265s00sin()2hv求出sinθ和cosθ的值，实际廓线上点的参数方程为060（2）远休止部分s=19mm,v=0sinθ和cosθ。其直角坐标参数方程6090（3）回程部分（4）近休止部分3.(1)凸轮基圆半径（b）的确定：由诺模图：h/b=0.36b=h/0.36=50mm偏心距：emax=max/v=2h/=2h/0=34.4mm滚子半径rr0.4b=20mm(2)从动件运动规律曲线的画法：（等加速运动规律）1）取角度比例尺和长度比例尺。在轴上截取线段代表过末点作轴的垂线，并在该线段上截取相等段，过点作轴的平行线。2）将矩形的和等分为相等的份数。3）将坐标原点分别与垂线等份点相连，得连线之和，再过横坐标等份点分别做纵坐标轴的平行线，它们与连线相交与各个点。4）将上述各个点用光滑曲线相连，即为等加速度的位移曲线。后半段画法与上述类似。（3）凸轮实际轮廓线的绘制：该凸轮机构为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，其从动件导路的轴线不通过凸轮轴心A，而是有一个偏距e,在反转中，从动件导路的轴线也将始终与凸轮轴心A保持一偏距e,若以凸轮的轴心A为圆心，以偏距为半径作一圆，此圆称为偏距圆，那么在反转中从动件导路的轴心必然切于偏距圆。如图过基圆上各个分点C1,C2……做偏距圆的切线，从动件的位移应从基圆开始沿这些切线量取，如图中的B1C0,B2C1………其余各个点的画法与上类似。第三节齿轮机构已知：齿数z5、z6，模数m，分度圆压力角α；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮z6与曲柄共轴。要求：选择两轮变位系数x1和x2，计算该齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。一、齿轮机构几何设计要求1）在给定的条件下，以满足一定的传动质量指标为目的进行齿轮机构的几何计算。2）在已计算的前提下，能以几何图形表示出所设计的一对齿轮的轮齿啮合情况，即绘制一对齿轮的轮齿啮合图。二、设计问题的类型及其几何设计步骤（一）非限定中心距的设计1．已知参数两轮的齿数z1,z2,模数mn,压力角an,齿顶高系数hm*及螺旋角β。2．几何设计步骤1）选择传动类型。按一对变位系数之和xz1+xz2的值大于零、等于零和小于零的不同情况，变位齿轮传动分别称为正传动、零传动和负传动。正传动具有强度高，磨损小且机构尺寸紧凑等优点，应该优先选用。当z1+z22zmin时，为防止齿轮发生根切，则必须选用正传动。对于希望采用标准中心距的直齿圆柱齿轮传动，只要满足z1+z22zmin的条件，常采用等移距变位传动。若希望有良好的互换性，z1,z2又均大于zmin，则优先选用标准齿轮传动。2）确定齿轮的变位系数。3）按无侧隙啮合方程式计算端面啮合角αt´.1112122tantttxxinvinvzz4)按公式计算两轮的几何尺寸5）验算齿轮传动的限制条件。（二）限定中心距的计算2．齿轮变位系数的选择满足z1+z22zmin的条件，该对齿轮采用等移距变位传动。由表查得：x1=0.51,x2=-0.51名称符号计算公式分度圆直径d基圆直径db齿顶圆直径齿根圆直径节圆直径齿顶高ddbdadfd′hahfdi=mzidbi=dicosαdai=di+2haidfi=di-2hfid′i=dicosα/csoα′hai=(ha*+xi-Δy