ZSTUZhejiang機械原理課程設計說明書設計題目:壓床機構設計專業班級：XXX姓名學號：XXX指導教師：XXX完成日期：2012年X月X日目錄一.設計要求-------------------------------------------------------31.壓床機構簡介---------------------------------------------------32.設計內容--------------------------------------------------------3(1)機構的設計及運動分折----------------------------------------3(2)機構的動態靜力分析-------------------------------------------3(4)凸輪機構設計---------------------------------------------------3二．壓床機構的設計:--------------------------------------------41.連桿機構的設計及運動分析-------------------------------4(1)作機構運動簡圖---------------------------------------------4(2)長度計算-----------------------------------------------------4(3)機構運動速度分析-------------------------------------------5(4)機構運動加速度分析----------------------------------------6(5)機構動態靜力分析-------------------------------------------8三．凸輪機構設計-------------------------------------------------11四．飛輪機構設計-------------------------------------------------12五．齒輪機構設計-------------------------------------------------13六．心得體會-------------------------------------------------------14七、參考書籍-----------------------------------------------------14一、壓床機構設計要求1.壓床機構簡介圖9—6所示為壓床機構簡圖。其中，六桿機構ABCDEF為其主體機構，電動機經聯軸器帶動減速器的三對齒輪z1-z2、z3-z4、z5-z6將轉速降低，然后帶動曲柄1轉動，六桿機構使滑塊5克服阻力Fr而運動。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各運動副用的油泵凸輪。2.設計內容：（1）機構的設計及運動分折已知：中心距x1、x2、y,構件3的上、下極限角，滑塊的沖程H，比值CE／CD、EF／DE，各構件質心S的位置，曲柄轉速n1。要求：設計連桿機構,作機構運動簡圖、機構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。以上內容與后面的動態靜力分析一起畫在l號圖紙上。（2）機構的動態靜力分析已知：各構件的重量G及其對質心軸的轉動慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉動慣量（略去不計)，阻力線圖(圖9—7)以及連桿機構設計和運動分析中所得的結果。要求：確定機構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。（3）凸輪機構構設計已知：從動件沖程H，許用壓力角[α?]．推程角δ。，遠休止角δ?，回程角δ'，從動件的運動規律見表9-5，凸輪與曲柄共軸。要求：按[α]確定凸輪機構的基本尺寸．求出理論廓線外凸曲線的最小曲率半徑ρ。選取滾子半徑r，繪制凸輪實際廓線。以上內容作在2號圖紙上二、壓床機構的設計1、連桿機構的設計及運動分析設計內容連桿機構的設計及運動分析單位mm（o）mmr/min符號X1X2yρ'ρ''HCE/CDEF/DEn1BS2/BCDS3/DE數據70200310601202101/21/4901/21/2（1）作機構運動簡圖：（2）長度計算：已知：X1＝70mm，X2＝200mm，Y＝310mm，＝60°，＝120°，H＝210mm，CE/CD=1/2,EF/DE=1/2,BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2。由條件可得；∠EDE’=60°∵DE=DE’∴△DEE’等邊三角形過D作DJ⊥EE’，交EE’于J，交F1F2于H∵∠JDI=90°∴HDJ是一條水平線，∴DH⊥FF’∴FF’∥EE’過F作FK⊥EE’過E’作E’G⊥FF’，∴FK＝E’G在△FKE和△E’GF’中，KE＝GF’，FE=E’F’,∠FKE=∠E’GF’=90°∴△FKE≌△E’GF’∴KE=GF’∵EE’=EK+KE',FF’=FG+GF’∴EE’=FF’=H∵△DE'E是等邊三角形∴DE=EF=H=210mm∵EF/DE=1/2,CE/CD=1/2∴EF=DE/4=180/4=52.5mmCD=2*DE/3=2*180/3=140mm連接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310又∵AD=mm∴在三角形△ADC和△ADC’中，由余弦定理得：AC=mmAC’=mm∴AB=(AC-AC’)/2=69.015mmBC=(AC+AC’)/2=314.425mm∵BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2∴BS2=BC/2=314.46/2=157.2125mmDS3=DE/2=210/2=105mm由上可得：ABBCBS2CDDEDS3EF69.015mm314.425mm157.2125mm140mm210mm105mm52.5mm比例尺0.05mm/(m/s)（3）機構運動速度分析：已知：n1=90r/min；=rad/s==9.425逆時針=·lAB=9.425×0.069015=0.650m/s=+大小?0.65?方向⊥CD⊥AB⊥BC選取比例尺μv=0.004m/(mm/s)，作速度多邊形＝·＝0.03/0.05=0.600m/s＝·＝0.009/0.05=0.180m/s＝·＝0.45/0.05=0.900m/s＝·＝0.44/0.05=0.880m/s＝·＝0.01/0.05=0.200m/s＝·＝0.031/0.05mm＝0.620m/s＝·＝0.022/0.05mm＝0.440m/s∴＝＝0.18/0.314425=0.572rad/s(逆時針)ω＝＝0.60/0.140=4.290rad/s(順時針)ω＝＝0.20/0.0525=3.809rad/s(順時針)項目數值0.6500.6000.9000.8800.6200.449.4250.5724.2903.809單位m/sRad/s（4）機構運動加速度分析：aB=ω12LAB=9.4252×0.069015=6.130m/s2anCB=ω22LBC=0.5722×0.314425=0.103m/s2anCD=ω32LCD=4.2902×0.14=2.577m/s2anFE=ω42LEF=3.8092×0.0525=0.762m/s2=anCD+atCD=aB+atCB+anCB大小：？√？√？√方向：？C→D⊥CDB→A⊥BCC→B選取比例尺μa=0.04m/(mm/s2),作加速度多邊形圖aC=·=0.0033/0.01=3.300m/s2aE=·=0.05/0.01=5.000m/s2atCB=·=0.031/0.01=3.100m/s2atCD=·=0.019/0.01=1.900m/s2aF=aE+anEF+atEF大小：?√√?方向：√√F→E⊥EFaF=·=0.032/0.01=3.200m/s2as2=·=0.042/0.01=4.200m/s2as3=·=0.025/0.01=2.500m/s2=atCB/LCB=3.100/0.314425=9.859m/s2=atCD/LCD=1.900/0.14=13.571m/s2項目數值6.1303.3005.0003.2004.2002.5009.85913.571單位m/srad/s（5）機構動態靜力分析G2G3G5FrmaxJs2Js3方案Ⅲ16001040840110001.350.39單位NKg.m21）．各構件的慣性力，慣性力矩：FI2=m2*as2=G2*as2/g=1600×4.200/9.8=685.714N（與as2方向相反）FI3=m3*as3=G3*as3/g=1040×2.500/9.8=265.306N（與as3方向相反）FI5=m5*aF=G5*aF/g=840×3.200/9.8=274.286N（與aF方向相反）Fr=11000*0.1=1100N.m（返回行程）MS2=Js2*α2=1.35×9.859=13.310N.m（順時針）MS3=Js3*α3=0.39×13.571=5.293N.m（逆時針）LS2=MS2/FI2=13.310/685.714×1000=19.410mmLS3=MS3/FI3=5.293/265.306×1000=19.951mm2）．計算各運動副的反作用力(1)分析構件5對構件5進行力的分析，選取比例尺μF=20N/mm，作其受力圖構件5力平衡：F45+F65+FI5+G5=0則F45=1140.0N；F65=160.0NF43=F45（方向相反）(2)對構件2受力分析對構件2進行力的分析，選取比例尺μF=20N/mm，作其受力圖桿2對B點求力矩，可得：FI2*LI2+G2*L2-Ft32*LBC=0864.222×120.2776+1600×1.6873-Ft32×314.425=0Ft32=339.1786N桿2對S2點求力矩，可得：Ft12*LBS2-FI2*LS2-Ft32*LCS2=0Ft12×157.2125-864.222×11.0243-339.1786×157.2125=0Ft12=399.781N(3)對構件3受力分析對構件2進行力的分析，選取比例尺μF=0.05mm/N，作其受力圖桿3對點C求力矩得：Ft63*LCD–F43*LS3-FI3*LI3+G3*COS15o*LG3=0Ft63×140-572.604×17.153-365.242×34.3066+G3*COS15o*17=0Ft63=77.6N構件3力平衡：Fn23+Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0則Fn23=2401.0N；Fn63=172.1N構件2力平衡：F32+G2+FI2+Ft12+Fn12=0則Fn12=1752.458N；F12=1798.258N(4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩MbF61=F21=1798.258N.Mb=F21*L=1798.258×67.3219×0.001=121.062N.m（逆時針）項目FI2FI3FI5MS2MS3MbFn63Ft63數值685.714265.306274.28613.3105.29340.68172.177.6單位NN.mN項目Fn12Ft12Fn23Ft23F34F45F65F61數值3575.038.682401.0298.91140.01140.0160.03575.0單位N三、凸輪機構設計符號h[α]δδsδ＇單位mm（0）方案31930653575有基圓半徑R0=40mme=8mm滾子半徑R=8mm在推程過程中：由a=2πhω2sin(2πδ/δ0)/δ02得當δ0=650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當δ0=650時,且δ>=32.50,則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運動方程S=h[(δ/δ0)-sin(2πδ/δ0)/(2π)]在回程階段，由a=-2πhω2sin(2πδ/δ0’)/δ0’2得當δ0’=750時，且00<δ<37.50,則有a<=0,即該過程為減速回程段,當δ0’=750時,且δ>=37.50,則有a>=0,即該過程為加速回程段所以運動方程S=h[1-(δ/δ0’)+sin(2πδ/δ0’)/(2π)]當δ0=650時，且00<δ<32.50,則有a>=0,即該過程為加速推程段,當δ0=650時,且δ>=32.50,則有a<=0,即該過程為減速推程段所以運動方程S=h[(δ/δ0)-sin(2πδ/δ0)/(2π)]δ0050100150200250300350S00.060.431.383.025.308.0510.95單位(mm)δ40045050055600650S13.7015.9817.6218.5718.9419.00單位(mm)δ10001050110011501200125013001350S19.0018.9618.7118.0816.9415.2913.1810.76δ14001450150015501600165017001750S8.245.823.712.060.920.0400單位(mm)凸輪廓線如下:四、飛輪設計Mb123456789101112N．m-28.6-51.3-63.5-37.6-71.6-50.0-9.4-1.145.40.5251.5-160.4將各點的平衡力矩（即等效阻力矩）畫在坐標紙上，如下圖所示，平衡力矩所做的功可通過數據曲線與橫坐標之間所夾面積之和求得。依據在一個工作周期內，曲柄驅動力矩（設為常數）所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驅動力矩Md（常數）。在圖紙中，橫坐標為曲柄轉角，一個周期為2π，將一個周期分為36等份；縱坐標軸為力矩。②根據盈虧功的原理，求得各盈虧功，并根據圖紙上的能量指示圖，以曲柄的平均力矩為分界線，求出各區段盈虧功如下：

ΔW1=8.578ΔW2=-22.124ΔW3=1366.911ΔW4=-939.895ΔW5=8.750ΔW6=-3981.715ΔW7=647.629ΔW8=-2048.790ΔW9=4429.004ΔW10=-568.770ΔW11=1016.037由此得到ΔWmax=ΔW9=4429.004JF>=900ΔWmax/(π2*n2*[δ])JF=1495.84kg.m2齒輪機構設計已知: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。由于其中一齒輪齒數小于17，要避免產生根切現象必存在變位系數，必要增大其中心距，取a’=130mm,求得’=21,142°經計算后取變位系數：x5=0.393mm>Xmin5=0.3529mmx6=-0.222mm>Xmin6=-0.8824mm分度圓直徑：d=m*Z=66.0mmd=m*Z=192.0mm基圓直徑：d=d*cos=62.024mmd=d*cos=db6=180.433mm齒厚：S=（）*m=10.961mmS=（）*m=8.628mm齒頂高：h=（h+x）*m=8.329mmh=（h+x）*m=4.642mm齒底高：h=（h+c-x）*m=4.62mmh=（h+c-x）*m=8.829mm齒頂圓直徑和齒底圓直徑：d=d+2h=83.618mmd=d-2h=56.675mmd=d+2h=200.325mmd=