機械原理課程設計---壓床機構

1、<p>　　機 械 原 理 課 程</p><p><b>　　設 計 說 明 書</b></p><p>　　系部名稱: 機械電子工程系 </p><p>　　專業(yè)班級: 07級機制專升本1班</p><p>　　姓 名： </p><p><b>

2、;　　學 號: </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　概　 述····················

3、3;··········</p><p>　　設計項目······················

4、;·········</p><p>　　1．設計題目······················

5、3;·</p><p>　　2．機構簡介························</p><p>　　3．設計數(shù)據(jù)·

6、3;······················</p><p>　　設計內容··········

7、;·····················</p><p>　　1．導桿機構的設計··········&

8、#183;·······</p><p>　　2.凸輪機構的設計···················</p><p>　　3.齒輪

9、機構的設計···················</p><p>　　設計體會　············&

10、#183;················</p><p>　　參考文獻 ···············&

11、#183;·············· </p><p>　　附 圖 ················

12、83;···········</p><p><b>　　概 述</b></p><p>　　一、機構機械原理課程設計的目的：</p><p>　　機械原理課程設計是高等工業(yè)學校機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設

13、計的訓練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其基本目的在于：</p><p>　?。ǎ保┻M一步加深學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。</p><p>　?。ǎ玻┦箤W生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。</p><p>　?。ǎ常┦箤W生得到擬定運動方案的訓練，并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。</p>

14、<p>　　（４）通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。</p><p>　　二、機械原理課程設計的任務：</p><p>　　機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構（連桿機構、凸輪機構、齒輪機構以及其他機構）進行設計和運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪、齒輪；或對各機構進行運動分析。要求學生根據(jù)設計任務

15、，繪制必要的圖紙，編寫說明書。</p><p>　　三、械原理課程設計的方法：</p><p>　　機械原理課程設計的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。圖解法幾何概念較清晰、直觀；解析法精度較高。根據(jù)教學大綱的要求，本設計主要應用圖解法進行設計。</p><p><b>　　壓床機構</b></p><p>　　第一節(jié)

16、 曲柄連桿機構</p><p><b>　　機構簡介及設計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　機構簡介</b></p><p>　　圖中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(jīng)聯(lián)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

17、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。</p><p><b>　　設計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　二．設計內容</b></p><p>　　連桿機構的設計及運動分析</p><p>　　已知：中心距x1、x2

18、、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。</p><p>　　要求：設計連桿機構，作機構的運動簡圖、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(tài)靜力分析一起畫在1號圖紙上。</p><p>　　已知H=180mm，x1=60mm,x2=170mm,y=260mm,ψ3´=60

19、76;,</p><p>　　=120°CE/CD=1/2,EF/DE=1/4.n1=90r/min.</p><p>　　根據(jù)幾何關系可知。DE=180mm，CE=60mm，DC=120mm，EF=45mm，AB=51mm，BC=210mm.</p><p>　?。?）速度：（m/s）</p><p>　　當構件處于起始點1時，運

20、動簡圖始圖所示。構件1繞A點作逆時針轉動，其其速度方向如圖所示，大小為vB=lABω1.</p><p>　　vc = vB + vCB</p><p>　　大?。?0.336 lABω1 0.298</p><p>　　方向： ⊥CD ⊥AB ⊥BC<

21、;/p><p><b>　　=m/s</b></p><p>　　VF = VE + VFE</p><p>　　大?。??=0.492 0.504 ?= 0.132</p><p>　　方向： ∥導軌6 ⊥EC ⊥EF</p>

22、;<p>　?。?） 加速度：(m/) </p><p>　　a + a = a + a + a + a</p><p>　　大?。?= 0.94 2.8 4.5 0 0.467 ?</p><p>　　方向: CD CD BA AB CB BC</p><p>　　

23、a = a + a + a + a</p><p>　　大?。?=6.76 1.41 4.2 ? 2.93</p><p>　　方向：∥導軌6 ED ED EF FE</p><p>　　連桿機構的動態(tài)靜力分析</p><p>　　已知：各構件的重力G及其對質心軸的轉動慣量Js（曲柄

24、1和連桿4的重力和轉動慣量略去不計），阻力線圖以及連桿機構設計和運動分析中所得的結果。</p><p>　　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。</p><p><b>　　第二節(jié)凸輪機構</b></p><p>　　已知：從動件沖程H，許用壓力角[α]，推程角δ0，遠休止角<

25、;/p><p>　　δ01，回程角δ´0，從動件的運動規(guī)律見表，凸輪與曲柄共軸。</p><p>　　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ρmin，選取滾子半徑rr，繪制凸輪實際廓線。以上內容作在2號圖紙上。 </p><p>　　(附)用解析法設計凸輪機構：參考機械原理課程設計指導書</p><p>

26、　　所設計凸輪機構為一偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構。</p><p>　　凸輪廓曲線的方程式 選凸輪的回轉中心為坐標原點，y軸的方向與推桿的導路平行，建立直角坐標系如圖所示。開始時滾子中心位于凸輪理論廓線的起始點B0處。設s0為B0點到x軸的距離。則</p><p>　　式中，e和r0分別是偏距和凸輪的基圓半徑。</p><p>　　當凸輪機構以一ω反轉δ角

27、時，推桿同時反轉δ角并相應地沿導路移動了s，滾子中心復合運動到B點，其直角坐標為</p><p><b>　　……</b></p><p>　　上式即為用直角坐標表示的凸輪理論廓線的方程式。</p><p>　　因凸輪的實際廓線時理論廓線的等距曲線，距離等于滾子半徑rr，所以當已知理論廓線上任一點B（x，y）時，只要沿理論廓線在該點法線方向取距

28、離為rr，即得實際廓線上的相應點。由數(shù)學知識知，理論廓線B點處法線nn的斜率（與切線斜率互為負倒數(shù)）為</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　根據(jù)式有</b></p><p><b>　　……</b></p><p>　　式中的sinθ和cosθ

29、可按下式求得</p><p><b>　　……</b></p><p>　　實際廓線上對應點的坐標為</p><p><b>　　……</b></p><p>　　此即為凸輪的工作廓線方程式。式中“-”號用于內等距曲線，“+”號用于外等距曲線。</p><p><b&g

30、t;　　解析法設計凸輪：</b></p><p>　　解析法設計凸輪，需要求出凸輪輪廓曲線的解析函數(shù)式。盤形凸輪輪廓曲線是一種平面曲線，通?？捎弥苯亲鴺藖砻枥L。下面按照上面給定已知條件來設計該凸輪的輪廓曲線。</p><p>　　求凸輪的理論輪廓曲線方程（從動件運動規(guī)律為等加速度規(guī)律）</p><p>　　以凸輪的基圓圓心為直角坐標軸的原點。Y軸與推桿軌

31、道，平行指向上方，用第四章的式（4-11）計算x，y坐標。因為理論廓線由推程、遠休止、回程和近休止四部分組成，所以輪廓的直角坐標方程也分四段求出。</p><p>　　推程部分 在此階段作等加速度上升。其運動位移方程為</p><p><b>　　S=</b></p><p><b>　　V=</b></p>

32、<p><b>　　a=</b></p><p>　　由題意知h=18mm δ0=60 </p><p>　　整理后可得直角坐標的參數(shù)方程為 </p><p>　?。?）遠休止部分 這期間推桿靜止，s=18mm,該部分凸輪廓線為一段圓弧，其半徑為</p><p&g

33、t;　　凸輪廓線的直角坐標參數(shù)方程為</p><p>　　式中 - 圓弧上的點和原點之間的連線與Y軸的夾角。根據(jù)理論廓線在圖中的幾何關系可得</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　回程部分 回程階段的運動方程為</p><p><b>　　S=h-</b></p&g

34、t;<p><b>　　V=-</b></p><p><b>　　a=-</b></p><p><b>　　n=18mm</b></p><p>　?。?）近休止部分 運動到這一階段，推桿靜止，s=0,該部分凸輪的理論輪廓曲線為基圓的一部分圓弧，所以凸輪廓線的直角坐標參數(shù)方程為

35、</p><p>　　式中 -圓弧上的點和原點之間的連線與Y軸的夾角，根據(jù)理論廓線在圖中的幾何關系，可得</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　凸輪的實際輪廓曲線方程</p><p>　　推程部分 計算中用到的參數(shù)有</p><p>　　求出sinθ和cosθ的值，實際

36、廓線上點的參數(shù)方程為</p><p>　?。?）遠休止部分 s=19mm,v=0 sinθ和cosθ。其直角坐標參數(shù)方程 </p><p><b>　?。?）回程部分</b></p><p><b>　?。?）近休止部分</b></p><p>　　3.(1)凸輪基圓半徑（）的確定：&

37、lt;/p><p>　　由諾模圖：h/=0.36=h/0.36=50mm</p><p>　　偏心距：e==2h/=2h/=34.4mm</p><p>　　滾子半徑0.4=20mm</p><p>　　(2)從動件運動規(guī)律曲線的畫法：（等加速運動規(guī)律）</p><p>　　1）取角度比例尺和長度比例尺。在軸上截取線段代表

38、過末點作軸的垂線，并在該線段上截取相等段，過點作軸的平行線。</p><p>　　2）將矩形的和等分為相等的份數(shù)。</p><p>　　3）將坐標原點分別與垂線等份點相連，得連線之和，再過橫坐標等份點分別做縱坐標軸的平行線，它們與連線相交與各個點。</p><p>　　4）將上述各個點用光滑曲線相連，即為等加速度的位移曲線。</p><p>

39、　　后半段畫法與上述類似。</p><p>　?。?）凸輪實際輪廓線的繪制：</p><p>　　該凸輪機構為一偏置直動從動件盤形凸輪機構，其從動件導路的軸線不通過凸輪軸心A，而是有一個偏距e,在反轉中，從動件導路的軸線也將始終與凸輪軸心A保持一偏距e,若以凸輪的軸心A為圓心，以偏距為半徑作一圓，此圓稱為偏距圓，那么在反轉中從動件導路的軸心必然切于偏距圓。如圖過基圓上各個分點C1,C2……

40、做偏距圓的切線，從動件的位移應從基圓開始沿這些切線量取，如圖中的B1C0,B2C1………其余各個點的畫法與上類似。</p><p><b>　　第三節(jié) 齒輪機構</b></p><p>　　已知：齒數(shù)z5、z6，模數(shù)m，分度圓壓力角α；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動，齒輪z6與曲柄共軸。</p><p>　　要求：選擇兩輪變位系數(shù)x1和x

41、2，計算該齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖。</p><p>　　齒輪機構幾何設計要求</p><p>　　在給定的條件下，以滿足一定的傳動質量指標為目的進行齒輪機構的幾何計算。</p><p>　　在已計算的前提下，能以幾何圖形表示出所設計的一對齒輪的輪齒嚙合情況，即繪制一對齒輪的輪齒嚙合圖。</p><p>　　設計問

42、題的類型及其幾何設計步驟</p><p><b>　　非限定中心距的設計</b></p><p><b>　　已知參數(shù)</b></p><p>　　兩輪的齒數(shù)z1,z2,模數(shù)mn,壓力角an,齒頂高系數(shù)hm*及螺旋角β。</p><p><b>　　幾何設計步驟</b><

43、/p><p>　　選擇傳動類型。按一對變位系數(shù)之和xz1+xz2的值大于零、等于零和小于零的不同情況，變位齒輪傳動分別稱為正傳動、零傳動和負傳動。</p><p>　　正傳動具有強度高，磨損小且機構尺寸緊湊等優(yōu)點，應該優(yōu)先選用。當z1+ z2<2zmin時，為防止齒輪發(fā)生根切，則必須選用正傳動。</p><p>　　對于希望采用標準中心距的直齒圓柱齒輪傳動，只要滿

44、足</p><p>　　z1+ z2>2zmin的條件，常采用等移距變位傳動。若希望有良好的互換性， z1,z2又均大于zmin，則優(yōu)先選用標準齒輪傳動。</p><p>　　確定齒輪的變位系數(shù)。</p><p>　　按無側隙嚙合方程式計算端面嚙合角αt´.</p><p>　　4)按公式計算兩輪的幾何尺寸</p>

45、<p>　　5）驗算齒輪傳動的限制條件。</p><p>　?。ǘ┫薅ㄖ行木嗟挠嬎?lt;/p><p>　　2．齒輪變位系數(shù)的選擇</p><p>　　滿足z1+ z2>2zmin的條件，該對齒輪采用等移距變位傳動。</p><p>　　由表查得：x1=0.51, x2=-0.51</p><p>　

46、　分度圓直徑d5=mz5=6×10=60 d6=mz6=35×6=210</p><p>　　基圓直徑db5=d5cosα=60×cos20=56,db6=d6cosα=210×cos20=197</p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p>　　da5=d5+2ha5= 77.2&l

47、t;/p><p>　　da6=d6+2ha6=210+2(1-0.51)=216</p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p>　　df5=d5-2hf5=46</p><p>　　df6=d6-2hf6=188</p><p><b>　　節(jié)圓直徑</b>&l

48、t;/p><p>　　d′5=d5cosα/csoα′</p><p>　　d′6=d6cosα/csoα′</p><p><b>　　嚙合角</b></p><p><b>　　′==20.</b></p><p>　　齒頂高變動系數(shù)Δy=0 s5=(/2+2xit

49、anα)m=11</p><p>　　中心距變動系數(shù)y=0 s6=7</p><p><b>　　實際中心距</b></p><p>　　a′=a=135 e5=7, e6=11</p><p><b>　　三、繪制嚙合圖</b></p><p>　　

50、齒輪嚙合圖是將齒輪各部分按一定比例尺畫出齒輪嚙合關系的一種圖形.它可以直觀的的表達一對齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù),并可借助圖形做必要的分析。</p><p>　　漸開線的繪制: 漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制,如圖以齒輪輪廓線為例，其步驟如下:</p><p>　　按齒輪幾何尺寸計算公式計算出各圓直徑: do” ，do’’b，d o’’a，d o’’f，畫出各相應圓,因為要求是標準齒輪嚙合

51、,故節(jié)圓與分度圓重合.</p><p>　　連心線與分度圓(節(jié)圓)的叫點為節(jié)點P,過節(jié)點P作基圓切線,與基圓相切與N1,則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段．</p><p>　　將線段分成若干等份：、、……</p><p>　　根據(jù)漸開線特性，圓弧長不易測得，可按下式計算N10＇弧所對應弦長： </p><p><b>

52、　　代入數(shù)據(jù)： </b></p><p>　　按此弦長在基圓上取0＇點。</p><p>　?、輰⒒鶊A上的弧長N10＇分成同樣等份，的基圓上的對應分點1＇，2＇，3＇。</p><p>　?、捱^1＇，2＇，3＇點作基圓的切線，并在這些切線上分別截取線段，使其、……得１＇＇，２＇＇，３＇＇諸點，光滑連接０＇＇，１＇＇，２＇＇，３＇＇，各點的曲線即為節(jié)圓以下

53、部分的漸開線。</p><p>　?、邔⒒鶊A上的分點向左延伸，作出５＇，６＇，７＇…，取、、…，可得節(jié)圓以上漸開線各點５＇＇，６＇＇．直至畫到超出齒頂圓為止。</p><p>　?、喈攄f＜db時，基圓以下一段齒廓取為徑向線，在徑向線與齒根圓之間以r＝０.２mm為半徑畫出過渡圓角；當df>db時，在漸開線與齒根圓之間畫出過渡圓角。</p><p>　　（２）嚙

54、合圖的繪制：</p><p>　　①選取比例尺μl=2mm/mm,　定出齒輪Z0＇＇與Z1＇的中心以O＇＇O＇心作出基圓，分度圓，節(jié)圓，齒根圓，齒頂圓．</p><p>　?、诋嫵龉ぷ鼾X輪的基圓內公切線，它與連心線0102的交點為點P ，又是兩節(jié)圓的切點，內公切線與過P點的節(jié)圓切線間夾角為嚙合角</p><p>　?、圻^節(jié)點P分別畫出兩齒輪在齒頂圓與齒根圓之間的齒廓

55、曲線．</p><p>　　④按已算得的齒厚s和齒距P計算對應的弦長和。</p><p>　　按和在分度圓上截取弦長得A,C點，則AB=S,AC=P</p><p>　?、萑B中點D連０D兩點為輪齒的對稱線，用紙描下右半齒形，以此為模板畫出對稱的左半部分齒廓及其他相鄰的３個齒廓，另一齒輪做法相同。</p><p>　　⑥作出齒廓的工作段。如

56、下圖所示</p><p><b>　　設計體會</b></p><p>　　機械原理課程設計是機械課程當中一個重要環(huán)節(jié)通過了3周的課程設計使我從各個方面都受到了機械原理的訓練，對機械的有關各個零部件有機的結合在一起得到了深刻的認識。</p><p>　　由于在設計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學的不牢固，在設計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇

57、計算標準件是可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準</p><p>　　在設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用機械原理課程及其他課程的理論知識和應用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的不足，在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。<

58、;/p><p>　　由于本次設計是分組的，自己獨立設計的東西不多，但在通過這次設計之后，我想會對以后自己獨立設計打下一個良好的基礎。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　《機械原理》………………………………………………高等教育出版社……………皺慧君主編</p><p>　　《機械原理課程設計指導