1、說明書設計題目：壓床機械設計學院：機械工程學院班級：機英 093 班設計者：同組人：指導教師：2012 年 7 月 1 日目錄一、題目2二、原始數據與要求.21、工作原理.22.設計要求.23 .設計數據24.設計內容.3三、執行機構方案選型設計.3四、機構設計71、連桿機構的設計.72、凸輪機構的設計.9五、傳動方案設計.11六、機構運動分析與力的分析.131、位置分析.132、速度分析.143、加速度分析.14七、制定機械系統的運動循環圖.17八、設計結果分析、討論，設計心得.18九、主要參考資料.18附錄19一、題目：壓床機械設計二、原始數據與要求1 .工作原理壓床機械是有六桿機構中的沖

2、頭（滑塊）向下運動來沖壓機械零件的。圖13.1為其參考示意， 其執行機構主要由連桿機構和凸輪機構組成， 電動機經過減速傳動裝置 （齒輪傳動）帶動六桿機構的曲柄轉動，曲柄通過連桿、搖桿帶動滑塊克服阻力F沖壓零件。當沖頭向下運動時，為工作行程，沖頭在0.75H內無阻力；當在工作行程后0.25H行程時，沖頭受到的阻力為F;當沖頭向上運動時，為空回行程，無阻力。在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機構各運動副的油泵凸輪機構。2 .設計要求電動機軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有中等沖擊，允許曲柄轉速偏差為5%要求凸輪機構的最大壓力角應在許用a之內，從動件運動規律見設計數據，執行構件的傳動

3、效率按0.95計算，按小批量生產規模設計。3 .設計數據， 卜I杵頭用”相4 .設計內容(1)根據壓床機械的工作原理，擬定23個其他形式的執行機構(連桿機構)，并對這些機構進行分析對比。(2)根據給定的數據確定機構的運動尺寸，ICB=0.51OB4,ICD=(0.250.35)1CO4。要求用圖解法設計，并寫出設計結果和步驟。(3)連桿機構的運動分析。將連桿機構放在直角坐標系下，編制程序，分析出滑塊6的位移、速度、加速度和搖桿4的角速度和角加速度，并畫出運動曲線,打印上述各曲線圖。(4)凸輪機構設計。根據所給定的已知參數，確定凸輪的基本尺寸(基圓半徑r0,偏距e和滾子半徑rr),并寫出運算結果

4、。將凸輪機構放在直角坐標系下，編程畫出凸輪機構的實際廓線，打印出從動件運動規律和凸輪機構仿真模型。三、執行機構方案選型設計實現本題工作要求的機構運動方案：方案1:齒輪系和齒條按時序式組合。如圖1所示，執行機構以齒輪1為原動件，齒輪1和齒輪3均為不完全齒輪，以實現齒輪2和齒輪4不能同時轉動。 用齒輪2或齒輪4帶動齒輪5運動,6為齒條。結構優點：1傳遞的功率和速度范圍較大；2能保證瞬時傳動比恒定，平穩性較高，傳遞運動準確可靠；馳123457g101轉速HI/(rmin55929088*929590SflT9C504040403050相404540即尚.f./rrun14。170200135|W19

5、0150180降160距次y.mm儂180Je01於200：)40180,!70175沖大行程H/min1501B0210HO15C20016(1170165上極限 Q科心L203-20120120120120曲120值0下極釀m為/e6060:6060606060斷工作阻力4300460041004500依33004200140(-J.-I.：-,4沁。正杯3質時用時曲胡70727463082A1連桿3啰心轉動饌硬Jq”尺m-)0.21!0.2.1 0.280.30&350.380.400.420.460.33滑塊5成量抽手/kg3136384n40那323050J5邦杯4質量405

6、06050網4555咨5搖桿1質心轉動慣MppiZfk/i*d20.220.24C.260.22o.a0,25答10.2B出的從辨件段大開程爐|加20加徵202020a_20 20|從動件運動規裨余弦正弦等加等減余弦赤燕等加等派氽弦正效等加等城鬲用壓力的口3032 Ar士3Q3C,30*30,30 產|推社運朗角也60 70*爾GO*704|75*55*6(/憎叱遠休止角山_10.10*10*ID,直1010”10*應1041可科運動而高研70*蔽60*7075&5事fio77H表 13.1 設計蚣據機動桃毒分凸輪機構設計糟運析H動力號 梅臥析3結構緊湊、工作可靠，可實現較大的傳動比；

7、4齒輪和齒條直接嚙合，傳動靈敏性非常高。結構缺點：齒輪的制造、安裝要求較高，因而成本也較高；不宜作遠距離傳動；在工作中有較大的沖擊力，齒輪和齒條易順壞，使用壽命圖1方案2:曲柄搖桿和扇形齒輪-齒條機構串聯。如圖2所示，曲柄搖桿機構OiABCO2實現扇形齒輪上下往復擺動，從而帶動沖頭上下往復運動。驅柄動力通過齒輪機構輸入。結構優點：扇形齒輪齒條機構具有良好的結構及傳動剛性；扇形齒輪齒條機構具有良好的結構及傳動剛性；曲柄搖桿機構制造工藝簡單，制造成本低；機構缺點：1扇形齒輪、齒條的制造、安裝要求較高，成本也較高；2載荷有較大的沖擊力，扇形齒輪、齒條易受損，使用壽命短。圖2方案3:齒輪和曲柄導桿及滑

8、塊機構按時序式連接。如圖3所示，由齒輪O1帶動齒輪O2轉動，齒輪O2軸再驅動曲柄導桿機構運動。曲柄驅動AB上下擺動，從而使滑塊D滿足運動要求。機構優點：齒輪傳動結構緊湊、傳動效率高和使用壽命長；齒輪傳動的功率大、轉速高；3曲柄導桿機構制造工藝簡單，成本低；機構缺點：1制造齒輪需要有專門的設備，安裝精度高，成本高；2嚙合傳動會產生噪聲。圖3方案4:曲柄搖桿和滑塊機構連接。如圖4所示，由曲柄帶動搖桿上下往復擺動，從而使滑塊滿足運動要求機構優點；加工制造容易，成本低；承載能力較大，使用壽命長；機構缺點：機械效率低；不宜用于高速運動。圖4綜合分析選定執行機構：壓床機構設計要求使用壽命為10年，載荷有中

9、等沖擊，按小批量規模生產，因而應選用使用壽命較長、承載能力較大、生產成本低的執行機構。因此，選用執行機構方案4四、機構設計1、連桿機構的設計設計內容連桿機構的設計及運動分析單位mm(0)nm1r/min符號1X)2y12HCB/CB/BOCD/COr數據03140601201061500.50.390(1)已知：Xi=30mm,X2=140mm,Y=150mm,1=120,2=60H=150mm,CB/BO4=0.5,CD/CO4=0.3由條件可知：/C104c2=60,C1O4=C2O4,C1O4C2是等邊三角形1co=150mm,lCB=0.5lBO=50mm,lCD=45mmCO4CBB

10、O4CD(2)作圖步驟:確定點O4的位置；根據機構設計數據，畫出點O2的位置；畫出CBO4的兩個極限位置GBO4DCZBOJ分別連接B1O4和B2O4；以O2為圓點O2B2為半徑畫圓弧，與B1O2交于點E；以。2為圓心EBi的一半為半徑畫圓，并延長B2O2與圓相交與點A2,B1O2與圓相交于點Ai,如圖5所示。lA。=47mm,lAB=217mmAO2AB通過測量得:由上可得:符號lCO41BO4lBClCDIABlAO2單位mm力殺51502005045217472、凸輪機構的設計符號Ha6s00從動件運動規律單位mm0方案52030701070正弦有r0=45mm,e三15mm,rr=8m

11、m在推程過程中：22-由a=2兀h切sin（2技/60）/6。，0670口得當房=70口時，且0口=0,即該過程為加速推程段；當6。=70W,且6*35口，則有a=0,即該過程為減速推程段所以運動方程s=h（、./c.0）-sin（21二/、.0）/（2二）1在遠休止過程中：S=0,70：、,.：80在回程過程中：C,2由a=-2計缶sin（2而/6）/60,8008150得：當60=80口時，且a0640口，則有a=0,即該過程為加速回程段；所以運動方程s=h1-（二/。0）sin（2二/、：0）/（2二）1在近休止過程中：s=0,150二，二J：二3600運用MATLAB軟件處理得如下表的

12、數據：61043.609737.97112045.842040.83483051.459145.35444056.607450.20615059.277253.47276061.868255.50907064.203256.20328064.203256.20329066.772655.362110068.362752.929411067.767049.281812064.231945.074113058.016941.097614050.687338.14621504537160453717045371804537190437200453721045372204537230453724045

13、37250453726045372704537280453729045373004537310453732045373304537340453735045373604537凸輪廓線如下:偏置移動從動盤形凸輪設計-80-60-40-20020406080五、傳動方案設計(1)、選擇電動機類型：按已知條件和要求，選用Y系列一般用途的三相異步電動機。(2)、確定電動機的轉速：工作機軸轉速為：n2=90r/min,考慮到重量和價格，選用同步轉速為1000r/min的Y系列異步電動機Y132S-6,其滿載轉速nm=960r/min(3)、總傳動比和各級的傳動比:、傳動裝置總傳動比:960i=10.679

14、0、各級傳動比:i=i12xi34,取i12=0.25i,得6040200-20-40-60點線表示基圓虛線表示實際廓線點畫線表示理論廓實線表示滾子JOi12=2.67,i34=4、確定各齒輪的齒數：選Zi=22，貝UZ2=屁Zi=58.74,取Z2=59。選Z3=22，貝（JZ4=i34Z34=88。由上可得：符號乙Z2Z3Z4am單位0mm力殺522592288203.5、確定齒輪4的角速度：n1=960r/minniZ259i12=n2乙22n2=357.97r/minn3=n2=357.97r/minn3Z488i34-n4Z322n4=89.49r/min2二n4wZ4=9.37ra

15、d/s(4)、減速器的結構圖如圖6,所示。執行機構4Zi六、機構運動分析與力的分析以。2為原點，分別建立直角坐標系xo?y和xo2y,如圖7所示。1、位置分析在直角坐標系XO2下，用復數矢量法作機構的運動分析。已知：11=lAO=47mm,12=lAB=170mm,13=lBO=100mmIAO22AB,3BO414=1O2O4=160mm15=1CD=45mm320Z49-37rad/S用矢量形式寫出機構封閉矢量方程式：13。+12ei*=13ei+M2222222應用歐拉公式eiu=cos?-isin口將式a的實部和虛部分離得11cos11-12cos22=1414cos411sin111

16、2sin22=13sin13,2222222消去式b中8,求出92得AsinBcos”C=02222222222222222式中：A=21113sind；B=213(11cosd-14)；_2_2_2_2_一C-12_11_13_1421114cos二1解之可得tan(13/2)=(A-A2B-C2)/(B-C)2222222,3=2arctan(A-A2-B2-C2)/(B-C)在直角坐標系XO2Y中14-13-12.53sin日5=160sin94-130/1CD=160sin64-130/455CCLJ65=arcsin(160sing-130/45)滑塊6上點D的坐標為D(-130,1

17、60160cosu4-45cos入)yD=160(1-cos3)-45cosi5點D的最低位置為Dm(-130,39)滑塊6上點D的位移為sD=yD-39=160(1-cosT4)-45cos15-392、速度分析在直角坐標系xcy中，已知【1w2t搖桿4的角速度為w4=4/出滑塊6的速度為v6=dsD/dt3、加速度分析在直角坐標系xOy中，搖桿4的角加速度為-4=dw4/dt滑塊6的加速度為a6=dv6/dt圖7使用MATLAB繪制滑塊6的運動曲線圖如下:(1)滑塊6的位移曲線210位移變化圖像移位角度(2)滑塊6的速度曲線速度變化圖像角度(3)滑塊6的加速度曲線8015923931839

18、8477557角度0度速加七、制定機械系統的運動循環圖八、設計結果分析、討論，設計心得機械原理課程設計是機械原理課程當中一個重要環節，通過了三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。由于在設計方面我們沒有經驗，理論知識學的不全面，在設計中難免會遇到各種的問題，不過在老師和同學的幫助下我將它們一一都解決了。在設計過程中，培養了我的綜合應用機械原理課程及其他課程的理論知識。使我對于實際生產中的設計計算過程有了一個更加形象、生動和鮮明的了解和體會，同時，在這過程中也鍛煉了我通過各種手段解決問題的能力和查閱各種設計資料進行設計的能力。由

19、于在這次設計過程中大量運用了計算機輔助設計，使我對CA勞工程軟件的應用水平有了很大的提高，這對于我來說是一次十分難得的機會，很有助于我們將來在實際工作中的應用。我也體會到了應用計算機輔助設計的優點，增強了我學習工程軟件的興趣。總之，這次課程設計使我在各個方面都有了新的提高。非常感謝老師的辛勤指導和不厭其煩的細心教誨！也感謝學校我們提供了這次難得的鍛煉機會，希望在以后的學習生涯中有更多機會參加類似的實踐活動。九、主要參考資料1.陸風儀主編.機械原理課程設計.北京.機械工業出版社,20062.孫恒、陳作模主編.機械原理.北京.高等教育出版社.20063.吳宗澤主編,機械設計實用手冊,北京,化學工業

20、出版社,2010附錄clear;clc;rb=45;rt=8;e=15;h=20;ft=70;fs=10;fh=70;alp=30;fprintf(1,基圓半徑rb=%3.4fmmn,rb)fprintf(1,mmn,rt)滾子半徑rt=%3.4ffprintf(1,推桿偏距e=%3.4fmmn,e)fprintf(1,推程升程h=%3.4fmmn,h)fprintf(1,推程運動角ft=%3.4fmmn,ft)fprintf(1,遠休止角fs=%3.4fmmn,fs)fprintf(1,mmn,fh)回程運動角fh=%3.4ffprintf(1,推程許用壓力角alp=%3.4fmmn,alp

21、)hd=pi/180;du=180/pi;se=sqrt(rbA2-eA2);d1=ft+fs;d2=ft+fs+fh;s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft);at=zeros(ft);atd=zeros(ft);pt=zeros(ft);forf=1:ftiffatmatm=atd(f);endendfprintf(1,最大壓力角atm=%3.4f度n,atm)forf=1:ftifabs(atd(f)-atm)alpfprintf(1,凸輪推程壓力角超出許用壓力角，需增大基圓半徑！n)endptn=rb+h;forf=1:ftifpt(f)ptnptn

22、=pt(f);endendfprintf(1,輪廓最小曲率半徑ptn=%3.4fmmn,ptn)forf=1:ftifabs(pt(f)-ptn)0.1ftn=f;breakendendfprintf(1,對應位置角ftn=%3.4f度n,ptn)ifptnahmahm=ahd(f);endendfprintf(1,最大壓力角ahm=%3.4f度n,ahm)forf=d1:d2ifabs(ahd(f)-ahm)alf%fpintf(1,凸輪推程壓力角超出許用壓力角，需增大基圓半徑！n)%endphn=rb+h;forf=d1:d2ifph(f)phnphn=ph(f);endendfprint

23、f(1,輪廓最小曲率半徑phn=%3.4fmmn,phn)forf=d1:d2ifabs(ph(f)-phn)0.1fhn=f;breakendendfprintf(1,對應位置角ftn=%3.4f度n,ptn)ifphnrt+5fprintf(1,凸輪推程壓力角小于許用壓力角，需增大基圓半徑或減小滾子半徑！n)endn=360;s=zeros(n);ds=zeros(n);r=zeros(n);rp=zeros(n);x=zeros(n);y=zeros(n);dx=zeros(n);dy=zeros(n);xx=zeros(n);yy=zeros(n);xp=zeros(n);yp=zeros(n);xxp=zeros(n);yyp=zeros(n);forf=1:niffft/2&fft&fd1&fd2&f=ns=0;ds=0;endxx(f)=(se+s)*sin(f*hd)+e*cos(f*hd);x=xx(f);yy(f)=(se+s)*cos(f*hd)-e*sin(f*hd);y=yy(f);dx(f)=(ds-e)*sin(f*hd)+(se+s)*cos(f*