壓床機構課程設計（內含設計說明書、cad圖紙）

壓床機構課程設計（內含設計說明書、cad圖紙）,機構,課程設計,內含,設計,說明書,仿單,cad,圖紙 課 程 設 計 課程設計名稱： 《機械原理》課程設計 學 生 姓 名： 學 院： 機電工程學院 專業(yè)及班級： 材料成型機控制工程三班 學 號： 指導教師： 年 1 月 9 日 課 程 設 計 任 務 書 機電學院 機制 系 系 主 任： 學生班級：2010材成1、2、3 班 日 期： 2012.12.13 一、 設計目的： 在學習和了解機械的通用構件和機械運行基本原理的基礎上，要求學生理論與實踐相結合，深入了解機械的通用構件和機械運行基本原理在工程常見機械中的應用，提高學生將機械原理的基本概念和原理綜合應用能力和實際動手能力。 二、 學生提交設計期限： 在本學期2012年12月17日至2012年12月21日完成，設計必須學生本人交指導老師評閱。 三、 本設計參考材料： 《機械原理》 《機械原理課程指導書》 四、 設計題目的選定： 參考設計題目附后頁，任選一題。 五、 設計要求： 1、 查閱相關資料； 2、 提出整體系統設計方案； 3、 詳細設計所設計機構的原理、組成及參數等； 4、 說明設計分析的步驟和計算過程； 5、 設計過程繪制相關設計的CAD圖紙。 六、 設計成果及處理說明書主要章節(jié)： 1． 設計成果（包括說明書、CAD圖紙等）； 2． 設計說明書格式及主要章節(jié)： a. 封面（參照學院規(guī)定標準）； b. 設計任務書（包括選定設計題目與要求，可復?。?； c. 目錄 d. 說明書正文；（主要包括系統總體方案分析及參數確定；） e. 設計總結及體會； f. 參考文獻 七、 設計所得學分及成績評定： 本設計單獨算學分及成績：占1個學分。 考核與評分主要分四個方面： 1． 學生平時出勤及工作態(tài)度； 2． 說明書、設計圖紙的規(guī)范與正確程度及獨立工作能力； 3． 答辯成績（部分學生）。 八、 設計進度與答疑： 1、 確定設計題目及查閱資料，并確定方案：12.17日； 2、 虛擬儀器設計及撰寫設計報告：12.18日； 3、 運行調試檢測與修改，完成課程設計報告：12.19～12.20日； 4、 提交設計報告，部分學生答辯：12.21日。 學生簽名： 指導老師簽名： 學 號： 日 期：2013.1.9 日 期： 目 錄 1 壓床機構簡介??????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2 設計內容?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.1 連桿機構設計及運動分析???????????????????????????????????????????????4 2.3 齒輪機構設計????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.2 凸輪機構設計????????????????????????????????????????????????????????????????4 3 連桿機構設計及運動分析?????????????????????????????????????????????????????????5 3.1 連桿機構簡圖????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2 計算連桿長度尺寸??????????????????????????????????????????????????????????6 3.3 運動速度分析????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4 運動加速度分析???????????????????????????????????????????????????????????10 4 凸輪機構設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 4.1 凸輪參數計算???????????????????????????????????????????????????????????????12 4.2 繪制凸輪運動線圖????????????????????????????????????????????????????????14 5 齒輪機構設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 6 課程設計總結????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 7 參考文獻???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19 1 壓床機構簡介 壓床機構是由六桿機構中的沖頭（滑塊）向下運動克服阻力來沖壓機械零件的。如圖所示，其執(zhí)行機構由連桿機構與凸輪機構組成，電動機帶動三對車輪轉動使轉速降低，再帶動曲柄轉動。曲柄通過連桿帶動滑塊克服負載阻力沖壓零件，從而完成預定的工作。其工作簡圖如下： 圖1-1 機構簡圖 圖1-2 凸 輪 沖頭向下運動時為工作行程，如下圖中所示，在0.75H內滑塊無阻力，到工作行程后0.25H后沖頭受阻力為Q，沖頭向上時為空回行程，沒有阻力。為了減少整個機構在運動中的速度波動，曲柄軸上裝有供潤滑連桿機構各運動副的油泵凸輪，機構運動的阻力線圖及齒輪副的簡圖圖如下： 圖1-1 齒輪副圖 圖1-2 阻力線圖 2 設計內容 2.1 連桿機構設計及運動分析 已知：中心距x1、x2、x3、y,構件的上下極限偏角為Ψ1、Ψ2，滑塊沖程H，比值CE/CD、EF/DE,各構件中心S的位置及曲柄每分鐘轉速n1。 要求：設計連桿機構，作出機構運動簡圖，根據要求計算出連桿各構件的尺寸，繪制機構某個位置的速度多邊形和加速度多邊形，計算出連桿各點的速度、加速度。 2.2 凸輪機構設計 已知從動件沖程H，許用壓力角α，推程運動角Φ，遠休止角Φs，回程運動角Φ，從動件運動規(guī)律，凸輪與曲柄共軸。 要求：按α確定凸輪機構基本尺寸，求出理論廓線、最小曲率半徑ρmin，選取滾子半徑rg，繪出凸輪實際廓線。 2.3 齒輪機構設計 已知：齒數Z5，Z6，模數m，分度圓壓力角α，齒輪為正常齒制，工作情況為正式齒輪，齒輪與曲柄共軸。 要求：選擇兩齒輪變位系數x1,x2，計算此時傳各部分尺寸，繪制齒輪傳動嚙合圖。 3 連桿機構設計 3.1 繪制連桿機構運動簡圖 表3-1 連桿機構參數表 設計內容 連桿機構的設計及運動分析 單位 mm （o） mm 符號 X1 X2 y ρ' ρ'' H 數據 40 110 70 60 120 120 單位 mm （o） 符號 CE/CD EF/DE n1 BS2/BC DS3/DE 數據 1/2 1/4 90 1/2 1/2 根據以上數據可繪制出如下簡圖： 圖3-1 連桿機構簡圖 3.2 計算連桿長度尺寸 在結構簡圖中，ABCDEF為連桿機構的一般位置圖像，A'B'C'D'E'F'為滑塊處于最上方時的連桿機構圖像，A''B''C''D''E''F''為滑塊處于最下方時的連桿機構圖像。 過D點作DO垂直過曲柄圓心的水平線于O。 連接EE'，過點E'作E'M垂直F'F''于M, 過點E''作E''N垂直F'F''于N。 因為∠ODE''=60o，ODE' =120o， 所以∠E'DE''=120o—60o=60o， 又因為DE'=DE'', 所以△DE'E是等邊三角形。 所以∠E' E'D=60o 又因為∠OD E''=60，所以DO ∥E'E'' 因為F'F'' ∥DO, 所以F'F'' ∥E'E'' 所以E'M=E''N，E'F''=E''F'', 所以△E'MF'≌△E''NF'', 所以∠MF'E'=∠NF''E'', 所以四邊形F'F''E''E'是平行四邊形。 所以E'E''=F'F'', 又因為△E''E'D是等邊三角形， 所以DE=E'E''=H=120mm， 又因為EF/DE=1/4, CE/CD=1/2， 可算得： CE=40mm,CD=80mm,EF=30mm。 連接AD，由勾股定理 AD==80.8mm， 當滑塊處于最上方時 AO/BD=x1/y=40/70==arctan30o, 所以∠ADO=30o, ∠ADC''=120o -30o=90 o， 即△ADC為直角三角形 所以(AB+BC) 2=AD2+CD2=12900mm, ① 當連桿處于滑塊最下端時，∠ADC'=∠ODC'—∠ODA=30 o，由余弦定理， （BC—AB）2= AD2+CD2—2AD×CDcos30 o， ② 解方程組①和②得 AB=36.2mm, BC=77.5mm。 所以連桿各桿件的尺寸分別為： AB=36.2mm BC=77.5mm CD=80mm CE=40mm EF=30mm 3.3 連桿運動速度分析 如圖，取滑塊在最低位置時對應曲柄位置為1，按曲柄轉向，將曲柄圓周分為12等分，畫出12個曲柄位置圖，根據連桿機構圖及相關尺寸長度關系可作出滑塊在上極限位置和距上極限位置為0.25H時對應的曲柄位置6'和10'。 圖如下所示： 圖3-1 曲柄位置圖 圖3-2 速度多邊形 當機構位于位置8時，取比例尺Uv=0.005m/s·mm,根據簡圖及曲柄位置可作速度多邊形。用|OM|表示圖中M的長度 則在CAD圖中可得出 |OC|=128.33mm |BC|=41.83mm |OE| ＝139.76mm |OF| ＝175.35mm |EF|＝48.74mm |OS2|＝135.23mm |OS3|＝96.88 根據要求，n1=90r/min， = rad/s = =9.425 逆時針 = AB·n1 = 9.425×0.0775=0.73m/s = + 大小 - 0.73 - 方向⊥CD ⊥AB ⊥BC 根據尺寸關系可算出： ＝Uv· |OC|＝0.005×128.33=0.64m/s ＝Uv·|BC| ＝0.005×41.83=m/s ＝Uv·|OE| ＝0.005×193.76=m/s ＝Uv·|OF| ＝0.005×175.35=0.87m/s ＝Uv·|EF|＝0.005×48.74=0.24m/s ＝Uv·|OS2|＝0.005×135.23＝0.67m/s ＝Uv·|OS3|＝0.005×96.88＝0.48m/s 3.4 加速度分析 LAB、LBC等表示連桿AB\BC的長度，則根據速度系可以算出 B=ω12LAB=9.4252×36. 2/1000=3.22m/s2 nCB=ω22LBC=2.72×77.5/1000=0.55m/s2 nCD=ω32LCD=82×80/1000=5.12m/s2 nFE =ω42LEF=82×30/1000=1.92m/s2 = anCD+ atCD= aB + atCB + anCB 大?。?- 5.12 - 3.22 - 0.55 方向： - C→D ⊥CD B→A ⊥BC C→B 取比例尺為Ur=0.05mm/ms^2,作加速度多邊形： 圖3-3 加速度多邊形 用|OM|表示圖中M的長度 則在CAD圖中可得出 |OC|=97.32mm |OE|=153.99mm |BC|=53.736mm |CD|=97.32mm |OF|=81.3mm |OS2|=77.92mm |OS3|=64.88mm 根據加速度多邊形的相關尺寸可算得： C=Ur·|OC|=0.05×97.32=4.84m/s2 E =Ur·|OE|=0.05×153.99=7.69m/s2 tCD=Ur·|BC|=0.05×53.736=2.69m/s2 tFE =Ur·|CD|=0.05×97.32=4.87m/s2 F= Ur·|OF|=0.05×81.3=4.07 m/s2 S2= Ur·|OS2|=0.05×77.92=3.89 m/s2 S3= Ur·|OS3|=0.05×64.88=1.62 m/s2 4 凸輪機構設計 4.1 參數計算 已知凸輪與曲柄同軸，設計數據表如下 表4-1 凸輪參數表 設計內容 凸輪機構的設計 符號 h [α] Φ Φs Φ' 從動桿加速度規(guī)律 單位 m o o o o 數據 17 30 60 30 80 余弦 運動方程為S=h[cδ/δ0-2πcos(2πδ/δ0)]，加速度最大時ρ最小， ρ= 可求得ρ最小值為40mm。 根據e=max/2 R0≥ 取基圓半徑R0=40mm，偏心距e=10mm，滾子半徑為10mm， 根據表格數據可知： 0-60o為推程階段， 60o-90o為遠休， 90o-170o為回程階段， 170o-360o為近休。 4.2 繪制輪廓圖像 用反轉法可畫出輪廓圖像，作圖步驟為： ①作出位移線圖，將位移的橫坐標平均分為12等分，由于0-60o為推程階段，60o-90o為遠休，這些位置輪廓描點比較重要，可再細分為15度一份。 ②根據已知尺寸，作出基圓，根據從動件偏置方向和偏距畫出從動件及滾子的起始位置線，由此可知該位置線即為從動件的起始位置。 ③作出偏距圓，該圓與從動件起始位置線相切。 ④自偏距圓從動件起始位置線的切點開始，將偏距圓分成與位移線圖橫坐標相同的等分，找到等分點，過各等分點作偏距圓的切射線，找到與基圓的交點。 ⑤在上述切射線上，從基圓起向外截取線段，使其長度分別等于位移線圖中橫坐標所分成小段的相應高度，這些線段端點代表滾子圓心所在的位置。 ⑥將各點用光滑的曲線連接起來，即為所設計的凸輪輪廓曲線。 圖形如下，其中與各滾子圓心構成的輪廓曲線為理論輪廓曲線，與各滾子相切的輪廓曲線為實際廓線： 圖4-1 凸輪輪廓曲線與位移圖像 5 齒輪機構設計 參數計算：已知齒輪為正常齒制，工作情況為開式齒輪，齒輪與曲柄共軸，數據如下表所示： 表5-1 齒輪參數表 設計內容 齒輪機構的設計 符號 Z5 Z6 α m 單位 o mm 數據 11 32 20 6 由于齒輪Z5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，進行變位。 y=( Z5+ Z6)· (cosα/cosα-1) /2 a'=a+ym=m (Z1+Z2) /2+ym 無側隙傳動方程式 X5+ X6=（invα'-invα）·( Z5+ Z6)/2tanα X5=（17-11）、17=0.353 根據以上方程組可解得變位系數X6=0.88 分度圓直徑 d5=mz5=66mm d6=mz6=192mm 基圓直徑 db5= d5cosα=62mm db6= d6cosα=180mm 齒厚 S5=（π/2+2×5tanα）m= 11mm S6=（π/2+2×6tanα）m= 9mm 齒頂高 ha5=（ha*+X5）m=8.5mm Ha6=（ha*+X6）m=4.5mm 齒根高 hf5=（ha*+ hc*- X5）m=4.5mm Hf6=（ha*+hc*- X6）m=9mm 6 課程設計總結 做機械原理課程設計是第一次做課程設計，在課程設計中充分體現從學習到運用再到實踐的過程。學習重在學以致用，在實踐中溫習、反復、加強和提高所學內容，使所學知識更加扎實，融會貫通，綜合運用能力也得到提升。作為大學生，要學會把所學知識運用到實際生產、生活中去，設計出實用的產品，這才是我們學習的最終目標所在。短短的一周課程設計，卻過得非常忙碌充實。 開始做課程設計時完全不知所措，不得不查資料、去圖書館、找老師，弄清楚課程設計該怎么做之后才可以自己獨立鉆研。構思好課程設計的大致框架，寫提綱，打草稿。一步一步按要求做下去。到最后發(fā)現，其實做課程設計對學習非常有幫助，對所學內容進一步加深印象非常有幫助。 課程設計綜合性非常強，做機械原理課程設計涉及到機械原理課理論知識、理論力學理論知識、CAD計算機繪圖以及大學物理中的運動學，做課程設計把以前所學的這些知識重新溫習了一遍。要做好這一門課程設計，就必須學會聯系并綜合運用這些知識，要有足夠的空間想象力和邏輯能力?？鬃釉唬簩W而時習之，學過的東西不重復很快就忘了，許多理論力學里學過的知識都已經不記得了，還有CAD繪圖也有些操作以經陌生，做課程設計時不得不找到以前的教材，把遺漏的知識點看一遍。做完課程設計最大的收獲就是我覺得CAD熟練多了，許多以前沒有掌握的技巧現在學會了。相當于把以前學過的內容深一層地復習了一遍，知識的運用更靈活了。 在課程設計中我深深地體會到我們學習中的許多不足之處。首先學習知識太過于散亂，各科內容很少有機會聯系結合起來，也很少有機會讓我們去實踐，去把這些知識運用到一起，做成一個實際有意義的作品出來。再者我們的課程經常學完了就不管了，用不了多久就忘得一干二凈，到畢業(yè)時甚至有些課程究竟學到了什么東西都不知道。還有許多學生對實習、實驗等實踐性課程不重視，只重視有考試的課程，實踐嚴重不足，容易出現“高分低能”的現象。我們應該認真思考，樹立正確的人生觀、價值觀，知道我們就讀大學的主要目的，全面提升自己。 7 參考文獻 [1] 潘存云，唐進元. 機械原理[M]，湖南：中南大學出版社，2011 [2] 王湘江. 機械原理課程設計指導書[M]，湖南：中南大學出版社，2011 [3] 劉鴻文. 理論力學（第五版）[M]，北京：高等教育出版社，2010 [4] 劉小年. Auto CAD計算機繪圖基礎[M]，湖南：湖南大學出版社，2010 [5] 匡樂滿. 大學物理（第一冊）[M]，北京：北京郵電大學出版社，2010 19