機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--壓床機(jī)構(gòu) (2)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目：</b></p><p><b>　　學(xué)院：</b></p><p><b>　　班級(jí)：</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)者：</b></p><

2、;p><b>　　學(xué)號(hào)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄2</b></p><p>　　一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3</p&

3、gt;<p>　　1.1.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介3</p><p>　　1.2機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析3</p><p>　　1.3凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.4.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4</p><p>　　二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)5</p><p>

4、;　　2.1.1.基于擺桿的傳動(dòng)方案5</p><p>　　2.1.2.六桿機(jī)構(gòu)A5</p><p>　　2.1.3.六桿機(jī)構(gòu)B6</p><p>　　2.2.確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度6</p><p>　　三.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析8</p><p>　　3.1.速度分析8</p><p>

5、;　　3.2.加速度分析10</p><p>　　3.3. 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析11</p><p>　　3.4.基于soildworks環(huán)境下受力模擬分析：14</p><p>　　四、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)17</p><p><b>　　五、齒輪設(shè)計(jì)19</b></p><p>　　5.1.全部

6、原始數(shù)據(jù)19</p><p>　　5.2.設(shè)計(jì)方法及原理19</p><p>　　5.3.設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　　一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1.1.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介</b></p

7、><p>　　圖示為壓床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中六桿機(jī)構(gòu)為主體機(jī)構(gòu)。圖中電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)三對(duì)齒輪將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動(dòng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)六桿機(jī)構(gòu)使滑塊5克服工作阻力而運(yùn)動(dòng)。為了減少主軸的速度波動(dòng)，在曲柄軸A 上裝有大齒輪并起飛輪的作用。在曲柄軸的另一端裝有油泵凸輪，驅(qū)動(dòng)油泵向連桿機(jī)構(gòu)的供油。</p><p>　　（a）壓床機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　1.2機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析

8、

9、 </p><p>　　已知：各構(gòu)件的重量G及其對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js(曲柄1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（略去不計(jì))，阻力線圖(圖9—7)以及連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分

10、析中所得的結(jié)果。</p><p>　　要求：確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分亦畫(huà)在運(yùn)動(dòng)分析的圖樣上。</p><p>　　1.3凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　已知：從動(dòng)件沖程H，許用壓力角[α ]．推程角δ。，遠(yuǎn)休止角δ?，回程角δ'，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見(jiàn)表9-5，凸輪與曲柄共軸。</p>

11、<p>　　要求：按[α]確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸．求出理論廓</p><p>　　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(shí)際廓線。以上內(nèi)容作在2號(hào)圖紙上</p><p><b>　　1.4.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　二、壓床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p&g

12、t;　　2.1.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1.基于擺桿的傳動(dòng)方案</p><p>　　2.1.2.六桿機(jī)構(gòu)A</p><p>　　2.1.3.六桿機(jī)構(gòu)B</p><p>　　綜合分析：以上三個(gè)方案，各有千秋，為了保證傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，并且以滿(mǎn)足要求為目的，我們選擇方案三。</p><p>　　2.2.確定傳

13、動(dòng)機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度</p><p><b>　　已知： , ,，</b></p><p>　　如右圖所示，為處于兩個(gè)極限位置時(shí)的狀態(tài)。</p><p>　　根據(jù)已知條件可得： </p><p>　　在三角形和中用余弦公式有：</p><p>　　由上分析計(jì)算可得各桿長(zhǎng)度分別為：</p>

14、<p>　　三.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　3.1.速度分析</b></p><p><b>　　已知： </b></p><p><b>　　,逆時(shí)針；</b></p><p>　　大小 　 　

15、 √ </p><p>　　方向 　 　　　　鉛垂　　　　　 √　　　　　　</p><p>　　選取比例尺，作速度多邊形如圖所示；</p><p><b>　　由圖分析得：</b></p><p>　?。?.004×18.71=0.0

16、7484m/s</p><p>　　＝0.004×121.5=0.486m/s</p><p>　?。?.004×28.06=0.11224m/s</p><p>　　＝0.004×20.7=0.0828m/s</p><p>　?。?.004×14.36=0.05744m/s</p>&

17、lt;p>　　＝0.004×69.32mm ＝0.27728m/s</p><p>　?。?.004×14.03mm ＝0.05612m/s</p><p>　　∴＝＝0.486/0.223185=2.178rad/s (順時(shí)針)</p><p>　　ω＝＝0.07484/0.1=0.7484rad/s (逆時(shí)針)</p

18、><p>　　ω＝＝0.05744/0.0375=1.532rad/s (順時(shí)針) </p><p><b>　　速度分析圖：</b></p><p><b>　　3.2.加速度分析</b></p><p>　　10.4722×0.049285=5.405m/s2</p>

19、<p>　　=2.1782×0.223185=1.059m/s2</p><p>　　=0.7482×0.1=0.056m/s2 </p><p>　　=1.5322×0.0375=0.088m/s2 </p><p>　　= anCD+ atCD= aB + atCB + anCB</p><p&

20、gt;　　大?。?？ √ ？ √ ？ √</p><p>　　方向： ？ C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B</p><p>　　選取比例尺μa=0.04(m/s2)/mm,作加速度多邊形圖</p><p>　　=0.04×113.53=4.5412m/s2</p><p>　　=0.04

21、15;170.29=6.8116m/s2</p><p>　　=0.04×61.3=2.452 m/s2</p><p>　　=0.04×113.52=4.5408 m/s2</p><p>　　aF = aE + anFE + atFE</p><p>　　大?。?√ ？ √ ?</

22、p><p>　　方向：　 √ 　　↑ F→E ⊥FE</p><p>　　=0.04×129.42=5.1768 m/s2</p><p>　　=0.04×120.97=4.8388m/s2</p><p>　　=0.04×85.15= 3.406m/s2</p><p>　　=0.

23、04×129.42= 5.1768m/s2</p><p>　　=2.452/0.223185=10.986 m/s2 （逆時(shí)針）</p><p>　　=4.5408/0.1=45.408 m/s2 （順時(shí)針）</p><p>　　3.3. 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　1．各構(gòu)件的慣性力，慣性力矩：</p&g

24、t;<p>　　=660×4.839/9.8=325.892N（與方向相同）</p><p>　　=440×3.406/9.8=152.922N（與方向相反）</p><p>　　=300×5.177/9.8=158.480N（與方向相反）</p><p>　　=4000/10=400N</p><p&

25、gt;　　=0.28×10.986=3.076N.m （順時(shí)針）</p><p>　　=0.085×45.408=3.860N.m （逆時(shí)針）</p><p>　　=3.076/325.892=9.439mm</p><p>　　=3.860/152.922=25.242mm</p><p>　　2．計(jì)算各運(yùn)動(dòng)副的反作

26、用力</p><p><b>　　(1)分析構(gòu)件5</b></p><p>　　對(duì)構(gòu)件5進(jìn)行力的分析，選取比例尺作其受力圖</p><p><b>　　構(gòu)件5力平衡： </b></p><p>　　則=-10×47.44=-474.4N</p><p><b&

27、gt;　　=474.4N</b></p><p>　　(2)分析構(gòu)件2、3</p><p><b>　　單獨(dú)對(duì)構(gòu)件2分析：</b></p><p>　　桿2對(duì)C點(diǎn)求力矩，可得：</p><p><b>　　單獨(dú)對(duì)構(gòu)件3分析：</b></p><p><b&g

28、t;　　桿3對(duì)C點(diǎn)求矩得：</b></p><p><b>　　解得: </b></p><p>　　對(duì)桿組2、3進(jìn)行分析：</p><p>　　R43+Fg3+G3+Rt63+ Fg2+G2+Rt12+Rn12+Rn63=0</p><p>　　大?。骸?√ √ √ √ √ √ ？ ？<

29、/p><p>　　方向：√ √ √ √ √ √ √ √ √</p><p>　　選取比例尺μF=10N/mm，作其受力圖</p><p>　　則 Rn12=10×156.8=1568N； Rn63=10×49.28=492.8N.</p><p>　　(3)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb：</p>

30、<p>　　3.4.基于soildworks環(huán)境下受力模擬分析：</p><p>　　裝配體環(huán)境下的各零件受力分析</p><p>　　Soild works為用戶(hù)提供了初步的應(yīng)力分析工具————simulation，利用它可以幫助用戶(hù)判斷目前設(shè)計(jì)的零件是否能夠承受實(shí)際工作環(huán)境下的載荷，它是COMOSWorks產(chǎn)品的一部分。Simulation利用設(shè)計(jì)分析向?qū)橛脩?hù)提供了一個(gè)易

31、用、分析的設(shè)計(jì)分析方法。向?qū)б笥脩?hù)提供用于零件分析的信息，如材料、約束和載荷，這些信息代表了零件的實(shí)際應(yīng)用情況。</p><p>　　Simulation使用了當(dāng)今最快的有限元分析方法——快速有限元算法（FFE）,它完全集成在windows環(huán)境中并與soild works軟件無(wú)縫集成，被廣泛應(yīng)用于玩具、鐘表、相機(jī)、機(jī)械制造、五金制品等設(shè)計(jì)之中。</p><p><b>　　連桿

32、受力情況</b></p><p>　　Soild works中的simulation模塊為我們提供了很好的零件應(yīng)力分析途徑，通過(guò)對(duì)構(gòu)件的設(shè)置約束點(diǎn)與負(fù)載，我們很容易得到每個(gè)零件在所給載荷后的應(yīng)力分布情況。</p><p>　　由于不知道該零件的具體材料，所以我選用了soild works中的合金鋼材料，并且在軸棒兩端加載了兩個(gè)負(fù)載，經(jīng)過(guò)soild works simulatio

33、n運(yùn)算后得到上圖的應(yīng)力分布圖，通過(guò)不同色彩所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，我們可以清楚的看到各個(gè)應(yīng)力的分布情況，雖然負(fù)載與理論計(jì)算的數(shù)據(jù)有偏差，不過(guò)對(duì)于我們了解零件的應(yīng)力分布已經(jīng)是足夠了。</p><p><b>　　四、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　有,即有。</b></p><p><b>　　取,取。&l

34、t;/b></p><p><b>　　在推程過(guò)程中：</b></p><p><b>　　由得</b></p><p>　　當(dāng)δ0 =550時(shí)，且00<δ<22.50,則有a>=0,即該過(guò)程為加速推程段,</p><p>　　當(dāng)δ0 =550時(shí),且δ>=22.50,

35、則有a<=0,即該過(guò)程為減速推程段</p><p><b>　　所以運(yùn)動(dòng)方程 </b></p><p>　　在回程階段，由 得:</p><p>　　當(dāng)δ0′=850時(shí)，且00<δ<42.50,則有a<=0,即該過(guò)程為減速回程段,</p><p>　　當(dāng)δ0′=850時(shí),且δ>=42.50,

36、 則有a>=0,即該過(guò)程為加速回程段</p><p><b>　　所以運(yùn)動(dòng)方程 </b></p><p><b>　　凸輪廓線如下:</b></p><p><b>　　五、齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1.全部原始數(shù)據(jù)</p><p>

37、;　　5.2.設(shè)計(jì)方法及原理</p><p>　　考慮到負(fù)傳動(dòng)的重合度雖然略有增加，但是齒厚變薄，強(qiáng)度降低，磨損增大：正傳動(dòng)的重合度雖然略有降低，但是可以減小齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸，減輕齒輪的磨損程度，提高兩輪的承載能力，并可以配湊中心距，所以?xún)?yōu)先考慮正傳動(dòng)。</p><p>　　5.3.設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程</p><p><b>　　變位因數(shù)選擇</b>

38、</p><p><b>　?、徘髽?biāo)準(zhǔn)中心距:</b></p><p>　?、七x取，由此可得嚙合角</p><p>　?、乔笞兾灰驍?shù)之和：，然后在齒數(shù)組合為的齒輪封閉線上作直線，此直線所有的點(diǎn)均滿(mǎn)足變位因數(shù)之和1.1044和中心距122.5mm的要求，所以，滿(mǎn)足兩齒根相等的要求。</p><p><b>　　2

39、、計(jì)算幾何尺寸</b></p><p>　　由可知，該傳動(dòng)為正傳動(dòng)，其幾何尺寸計(jì)算如下：</p><p>　　a.中心距變動(dòng)系數(shù)：</p><p>　　b.齒頂高變動(dòng)系數(shù)：</p><p><b>　　c.齒頂高：</b></p><p><b>　　d.齒根高:</b

40、></p><p><b>　　e.齒全高：</b></p><p><b>　　f.分度圓直徑：</b></p><p><b>　　g.齒頂圓直徑:</b></p><p><b>　　h.齒根圓直徑：</b></p><p&

41、gt;<b>　　i.基圓直徑：</b></p><p><b>　　j.節(jié)圓直徑：</b></p><p><b>　　k.頂圓壓力角：</b></p><p><b>　　l.重合度：</b></p><p><b>　　滿(mǎn)足重合度要求。&l

42、t;/b></p><p><b>　　m.分度圓齒厚：</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].孫恒,陳作模,葛文杰.《機(jī)械原理【M】》.7版.北京：高等教育出版社,2001.</p><p>　　[2].崔洪斌，陳曹維.《AutoCAD實(shí)踐教程》.

43、北京:高等教育出版社,2011.</p><p>　　[3].鄧力,高飛.《soild works 2007機(jī)械建模與工程實(shí)例分析》,清華大學(xué)出版社.2008.</p><p>　　[4].soildworks公司,生信實(shí)維公司.《soildworks高級(jí)零件和曲面建?！?機(jī)械工業(yè)出版社.2005.</p><p>　　[5].上官林建,魏崢.《soildworks