機械原理課程設(shè)計---壓床機構(gòu)

1、<p>　　機 械 原 理 課 程</p><p><b>　　設(shè) 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(xué) 號: </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　概　 述····················

3、3;··········</p><p>　　設(shè)計項目······················

4、;·········</p><p>　　1．設(shè)計題目······················

5、3;·</p><p>　　2．機構(gòu)簡介························</p><p>　　3．設(shè)計數(shù)據(jù)·

6、3;······················</p><p>　　設(shè)計內(nèi)容··········

7、;·····················</p><p>　　1．導(dǎo)桿機構(gòu)的設(shè)計··········&

8、#183;·······</p><p>　　2.凸輪機構(gòu)的設(shè)計···················</p><p>　　3.齒輪

9、機構(gòu)的設(shè)計···················</p><p>　　設(shè)計體會　············&

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

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

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

13、計的訓(xùn)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(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決有關(guān)本課程實際問題的能力。</p><p>　?。ǎ玻┦箤W(xué)生對于機械運動學(xué)和動力學(xué)的分析設(shè)計有一較完整的概念。</p><p>　?。ǎ常┦箤W(xué)生得到擬定運動方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計選型與組合以及確定傳動方案的能力。</p>

14、<p>　?。ǎ矗┩ㄟ^課程設(shè)計，進(jìn)一步提高學(xué)生運算、繪圖、表達(dá)、運用計算機和查閱技術(shù)資料的能力。</p><p>　　二、機械原理課程設(shè)計的任務(wù)：</p><p>　　機械原理課程設(shè)計的任務(wù)是對機械的主體機構(gòu)（連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)以及其他機構(gòu)）進(jìn)行設(shè)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(chǔ)上設(shè)計凸輪、齒輪；或?qū)Ω鳈C構(gòu)進(jìn)行運動分析。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計任務(wù)

15、，繪制必要的圖紙，編寫說明書。</p><p>　　三、械原理課程設(shè)計的方法：</p><p>　　機械原理課程設(shè)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(xué)大綱的要求，本設(shè)計主要應(yīng)用圖解法進(jìn)行設(shè)計。</p><p><b>　　壓床機構(gòu)</b></p><p>　　第一節(jié)

16、 曲柄連桿機構(gòu)</p><p><b>　　機構(gòu)簡介及設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　機構(gòu)簡介</b></p><p>　　圖中所示為壓床機構(gòu)簡圖。其中，六桿機構(gòu)ABCDEF為其主體機構(gòu)，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(zhuǎn)速降低，然后帶動曲柄1轉(zhuǎn)動，六桿機構(gòu)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(gòu)各運動副用的油泵凸輪。</p><p><b>　　設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　二．設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析</p><p>　　已知：中心距x1、x2

18、、y,構(gòu)件3的上下極限角 ，滑塊的沖程H，比值CE/CD、EF/DE，各構(gòu)件質(zhì)心S的位置，曲柄轉(zhuǎn)速n1。</p><p>　　要求：設(shè)計連桿機構(gòu)，作機構(gòu)的運動簡圖、機構(gòu)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(nèi)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(guān)系可知。DE=180mm，CE=60mm，DC=120mm，EF=45mm，AB=51mm，BC=210mm.</p><p>　?。?）速度：（m/s）</p><p>　　當(dāng)構(gòu)件處于起始點1時，運

20、動簡圖始圖所示。構(gòu)件1繞A點作逆時針轉(zhuǎn)動，其其速度方向如圖所示，大小為vB=lABω1.</p><p>　　vc = vB + vCB</p><p>　　大小： 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(dǎo)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>　　大小：?=6.76 1.41 4.2 ? 2.93</p><p>　　方向：∥導(dǎo)軌6 ED ED EF FE</p><p>　　連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析</p><p>　　已知：各構(gòu)件的重力G及其對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量Js（曲柄

24、1和連桿4的重力和轉(zhuǎn)動慣量略去不計），阻力線圖以及連桿機構(gòu)設(shè)計和運動分析中所得的結(jié)果。</p><p>　　要求：確定機構(gòu)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(gòu)</b></p><p>　　已知：從動件沖程H，許用壓力角[α]，推程角δ0，遠(yuǎn)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(gòu)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(nèi)容作在2號圖紙上。 </p><p>　　(附)用解析法設(shè)計凸輪機構(gòu)：參考機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書</p><p>

26、　　所設(shè)計凸輪機構(gòu)為一偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)。</p><p>　　凸輪廓曲線的方程式 選凸輪的回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點，y軸的方向與推桿的導(dǎo)路平行，建立直角坐標(biāo)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(shè)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(dāng)凸輪機構(gòu)以一ω反轉(zhuǎn)δ角

27、時，推桿同時反轉(zhuǎn)δ角并相應(yīng)地沿導(dǎo)路移動了s，滾子中心復(fù)合運動到B點，其直角坐標(biāo)為</p><p><b>　　……</b></p><p>　　上式即為用直角坐標(biāo)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(dāng)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(yīng)點。由數(shù)學(xué)知識知，理論廓線B點處法線nn的斜率（與切線斜率互為負(fù)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(yīng)點的坐標(biāo)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(nèi)等距曲線，“+”號用于外等距曲線。</p><p><b&g

30、t;　　解析法設(shè)計凸輪：</b></p><p>　　解析法設(shè)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，通常可用直角坐標(biāo)來描繪。下面按照上面給定已知條件來設(shè)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(biāo)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(biāo)。因為理論廓線由推程、遠(yuǎn)休止、回程和近休止四部分組成，所以輪廓的直角坐標(biāo)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(biāo)的參數(shù)方程為 </p><p>　?。?）遠(yuǎn)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(biāo)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(guān)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(biāo)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(guān)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(yuǎn)休止部分 s=19mm,v=0 sinθ和cosθ。其直角坐標(biāo)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(biāo)原點分別與垂線等份點相連，得連線之和，再過橫坐標(biāo)等份點分別做縱坐標(biāo)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(gòu)為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，其從動件導(dǎo)路的軸線不通過凸輪軸心A，而是有一個偏距e,在反轉(zhuǎn)中，從動件導(dǎo)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(zhuǎn)中從動件導(dǎo)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(yīng)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(gòu)</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(gòu)幾何設(shè)計要求</p><p>　　在給定的條件下，以滿足一定的傳動質(zhì)量指標(biāo)為目的進(jìn)行齒輪機構(gòu)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(shè)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(shè)計問

42、題的類型及其幾何設(shè)計步驟</p><p><b>　　非限定中心距的設(shè)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(shè)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(fù)傳動。</p><p>　　正傳動具有強度高，磨損小且機構(gòu)尺寸緊湊等優(yōu)點，應(yīng)該優(yōu)先選用。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動。</p><p>　　確定齒輪的變位系數(shù)。</p><p>　　按無側(cè)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(guān)系的一種圖形.它可以直觀的的表達(dá)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(yīng)圓,因為要求是標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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>　　⑦將基圓上的分點向左延伸，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?dāng)df＜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(dāng)df>db時，在漸開線與齒根圓之間畫出過渡圓角。</p><p>　?。ǎ玻﹪?/p>

54、合圖的繪制：</p><p>　?、龠x取比例尺μl=2mm/mm,　定出齒輪Z0＇＇與Z1＇的中心以O(shè)＇＇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(nèi)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(nèi)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>　?、馨匆阉愕玫凝X厚s和齒距P計算對應(yīng)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>　　⑤取AB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>　?、拮鞒鳊X廓的工作段。如

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

57、計算標(biāo)準(zhǔn)件是可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進(jìn)的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準(zhǔn)</p><p>　　在設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機械原理課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)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(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團結(jié)。<

58、;/p><p>　　由于本次設(shè)計是分組的，自己獨立設(shè)計的東西不多，但在通過這次設(shè)計之后，我想會對以后自己獨立設(shè)計打下一個良好的基礎(chǔ)。</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(shè)計指導(dǎo)