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1、压床机构设计课程设计说明书机械原理课程设计 机械原理课程设计 说明书 设计题目：压床机械设计 学院：机械工程学院 班级：XXX 设计者： 同组人： 指导教师： 2022年7月1日 目录 一、题目 (2) 二、原始数据与要求 (2) 1、工作原理 (2) 2.设计要求 (2) 3.设计数据 (2) 4.设计内容 (3) 三、执行机构方案选型设计 (3) 四、机构设计 (7) 1、连杆机构的设计 (7) 2、凸轮机构的设计 (9) 五、传动方案设计 (11) 六、机构运动分析与力的分析 (13) 1、位置分析 (13) 2、速度分析 (14) 3、加速度分析 (14) 七、制定机械系统的运动循环图
2、 (17) 八、设计结果分析、讨论，设计心得 (18) 九、主要参考资料 (18) 附录 (19) 一、题目：压床机械设计 二、原始数据与要求 1. 工作原理 压床机械是有六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。图13.1为其参考示意，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成，电动机经过减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在0.75H内无阻力；当在工作行程后0.25H行程时，冲头受到的阻力为F；当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。 2.
3、设计要求 电动机轴与曲柄轴垂直，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有中等冲击，允许曲柄转速偏差为5%。要求凸轮机构的最大压力角应在许用之内，从动件运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。 3.设计数据 4.设计内容 （1）根据压床机械的工作原理，拟定2 3个其他形式的执行机构（连杆机构），并对这些机构进行分析对比。 （2）根据给定的数据确定机构的运动尺寸， 45.0OB CB l l =,4)35.025.0(CO CD l l =。要求用图解法设计，并写出设计结果和步骤。 （3）连杆机构的运动分析。将连杆机构放在直角坐标系下，编制程序，分析出滑块6的位移
4、、速度、加速度和摇杆4的角速度和角加速度，并画出运动曲线，打印上述各曲线图。 （4）凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸（基圆半径0r ，偏距e 和滚子半径r r ），并写出运算结果。将凸轮机构放在直角坐标系下，编程画出凸轮机构的实际廓线，打印出从动件运动规律和凸轮机构仿真模型。 三、执行机构方案选型设计 实现本题工作要求的机构运动方案： 方案1:齿轮系和齿条按时序式组合。 如图1所示，执行机构以齿轮1为原动件，齿轮1和齿轮3均为不完全齿轮，以实现齿轮2和齿轮4不能同时转动。用齿轮2或齿轮4带动齿轮5运动，6为齿条。 结构优点： 传递的功率和速度范围较大; 能保证瞬时传动比恒
5、定,平稳性较高,传递运动准确可靠; 结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比; 齿轮和齿条直接啮合,传动灵敏性非常高。 结构缺点： 齿轮的制造、安装要求较高，因而成本也较高； 不宜作远距离传动； 在工作中有较大的冲击力，齿轮和齿条易顺坏，使用寿命 短。 图1 方案2:曲柄摇杆和扇形齿轮-齿条机构串联。 如图2所示，曲柄摇杆机构21ABCO O 实现扇形齿轮上下往复摆动，从而带动冲头上下往复运动。驱柄动力通过齿轮机构输入。 结构优点： 扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性； 扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性； 曲柄摇杆机构制造工艺简单，制造成本低； 机构缺点： 扇形齿轮、齿条的制造、安
6、装要求较高，成本也较高； 载荷有较大的冲击力，扇形齿轮、齿条易受损，使用寿命短。 图2 方案3：齿轮和曲柄导杆及滑块机构按时序式连接。 如图3所示，由齿轮O1带动齿轮O2转动，齿轮O2轴再驱动曲柄导杆机构运动。曲柄驱动AB上下摆动，从而使滑块D满足运动要求。 机构优点： 齿轮传动结构紧凑、传动效率高和使用寿命长； 齿轮传动的功率大、转速高； 曲柄导杆机构制造工艺简单，成本低； 机构缺点： 制造齿轮需要有专门的设备，安装精度高，成本高； 啮合传动会产生噪声。 图3 方案4：曲柄摇杆和滑块机构连接。 如图4所示，由曲柄带动摇杆上下往复摆动，从而使滑块满足运动要求。机构优点; 加工制造容易，成本低；
7、 承载能力较大，使用寿命长； 机构缺点： 机械效率低； 不宜用于高速运动。 图4 综合分析选定执行机构：压床机构设计要求使用寿命为10年，载荷有中等冲击，按小批量规模生产，因而应选用使用寿命较长、承载能力较大、生产成本低的执行机构。因此，选用执行机构方案4。 四、机构设计 1、连杆机构的设计 124/BO CB =0.5，4/CO CD =0.3 由条件可知: =241C C O 60，4241O C O C = ，241C C O 是等边三角形 mm l mm l l mm l CD BO CB CO 45505.015044=， （2）作图步骤： 设计内容 连杆机构的设计及运动分析 单位
8、mm （o） m m r /min 符号 X 1 X 2 y 1 2 H 4/BO CB 4/CO CD 2 n 数据 30 1 40 1 60 1 20 6 0 150 0.5 0.3 9 确定点O4的位置； 根据机构设计数据，画出点O2的位置； 画出4CBO 的两个极限位置41BO C 和42BO C ; 分别连接41O B 和42O B ; 以O 2为圆点O 2B 2为半径画圆弧，与B 1O 2交于点E; 以2O 为圆心1EB 的一半为半径画圆，并延长22O B 与圆相交与点2A ，2 1O B 与圆相交于点1A ，如图5所示。 图5 通过测量得： mm l mm l AB AO 217
9、,472= 2、凸轮机构的设计 有mm r mm e mm r r 8,15,450 = 在推程过程中： 由2 002/)/2sin(2h a =，700=，则有a=0,即该过程为加速回程段； 所以运动方程)2/()/2sin()/(1 00+-=h s 在近休止过程中：s=0，0360150 运用MATLAB 软件处理得如下表的数据： 1043.6097 37.9711 2045.8420 40.8348 3051.4591 45.3544 4056.6074 50.2061 5059.2772 53.4727 6061.8682 55.5090 7064.2032 56.2032 8064.2032 56.2032 9066.7726 55.3621 10068.3627 52.9294 11067.7670 49.2818 12064.2319 45.0741 13058.0169 41.0976 14050.6873 38.1462 15045 37 16045 37 17045 37 18045 37 190 4 37 20045 37 21045 37 22045 37 23045 37 24045 37 25045 37 26045 37 27045 37 28045 37 29045 37 30045 37 31045 37 32045 37 33045 37