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1、机械原理课程设计压床 一、压床机构设计要求 1.压床机构简介 图96所示为压床机构简图。其中，六杆机构ABCDEF 为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr 而运动。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A 上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。 2.设计内容： （1）机构的设计及运动分折 已知：中心距x1、x2、y, 构件3的上、下极限角，滑块的冲程H ，比值 CE CD 、EF DE ，各构件质心S 的位置，曲柄转速n1。 要求：设计连杆机构 , 作机构运动简图、机构
2、12个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在l 号图纸上。 （2）机构的动态静力分析 已知：各构件的重量G 及其对质心轴的转动惯量Js(曲柄1和连杆4的重力和转动惯量（略去不计)，阻力线图(图97)以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。 要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作图部分亦画在运动分析的图样上。 （3）凸轮机构构设计 已知：从动件冲程H ，许用压力角?推程角。，远休止角?，回程角，从动件的运动规律见表9-5，凸轮与曲柄共轴。 要求：按确定凸轮机构的基本尺寸求出理论廓 线外凸曲线的最小曲率半径。选取滚子半径
3、r ，绘制凸轮实际廓线。以上内容作在2号图纸上 二、压床机构的设计 1、连杆机构的设计及运动分析 （1） 作机构运动简图： （2）长度计算： 已知：X 170mm ， X 2200mm ，Y 310mm ， 1 360，11 3120， 设计内容 连杆机构的设计及运动分析 单位 mm （o ） mm r/min 符号 X1 X2 y H CE/C D EF/D E n1 BS2/B C DS3/D E 数据 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 H 210mm ， CE/CD=1/2, EF/DE=1/2, BS 2/BC=1/2, DS 3/DE=
4、1/2。 由条件可得；EDE =60 DE=DE DEE 等边三角形 过D 作DJ EE ，交EE 于J ，交F 1F 2于H JDI=90 HDJ 是一条水平线， DH FF FF EE 过F 作FK EE 过E 作E G FF ，FK E G 在FKE 和E GF 中，KE GF ，FE=E F , FKE=E GF =90 FKE E GF KE= GF EE =EK+KE, FF =FG+GF EE =FF =H DEE 是等边三角形 DE=EF=H=210mm EF/DE=1/2, CE/CD=1/2 EF=DE/4=180/4=52.5mm CD=2*DE/3=2*180/3=14
5、0mm 连接AD,有tan ADI=X 1/Y=70/310 又AD=222270310317.33X Y +=+=mm 在三角形ADC 和ADC 中，由余弦定理得： AC= mm AC =mm AB=(AC-AC )/2=69.015mm BC=(AC+AC )/2=314.425mm BS 2/BC=1/2, DS 3/DE=1/2 BS 2=BC/2=314.46/2=157.2125mm DS 3=DE/2=210/2=105mm AB BC BS 2 CD DE DS 3 EF 69.015mm 314.425mm 157.2125mm 140mm 210mm 105mm 52.5m
6、m （3）机构运动速度分析： 已知：n1=90r/min ； 1 = 2601?n rad/s = 260 90 ? =9.425 逆时针 v B = 1l AB = 9.4250.069015=0.650m/s C v = B v + Cb v 大小 ? 0.65 ? 方向 C D AB BC 选取比例尺v=0.004m/(mm/s)，作速度多边形 v C u v pc 0.03/0.05=0.600m/s v CB u v bc 0.009/0.05=0.180m/s v E u v pe 0.45/0.05=0.900m/s v F u v pf 0.44/0.05=0.880m/s v
7、 FE u v ef 0.01/0.05=0.200m/s v S 2u v 2 ps 0.031/0.05mm 0.620m/s v S 3 u v 3ps 0.022/0.05mm 0.440m/s 2BC CB l v 0.18/0.314425=0.572rad/s (逆时针) 3 CD C l v 0.60/0.140=4.290rad/s (顺时针) 4 EF FE l v 0.20/0.0525=3.809rad/s (顺时针) 项 目 数 值 0.650 0.600 0.900 0.880 0.620 0.44 9.425 0.572 4.290 3.809 单位 m/s Ra
8、d/s （4）机构运动加速度分析： aB=12 LAB=9.4252 0.069015=6.130m/s 2 a n CB=22 LBC=0.5722 0. 314425=0.103m/s 2 a n CD=32 LCD=4.2902 0.14=2.577m/s 2 a n FE =42 LEF=3.8092 0.0525=0.762m/s 2 c a = a n CD+ a t CD= aB + a t CB + a n CB 大小： ？ ？ ？ 方向： ？ C D CD B A BC C B 选取比例尺a=0.04m/ (mm/s 2 ),作加速度多边形图 aC= u a c p =0.0
9、033/0.01=3.300m/s 2 aE=u a e p =0.05/0.01=5.000m/s 2 a t CB=u a =0.031/0.01=3.100m/s 2 a t CD= u a n c =0.019/0.01=1.900m/s 2 aF = aE + a n EF + a t EF 大小： ? ? 方向： F E EF aF= u a f p =0.032/0.01=3.200m/s 2 as2=u a =0.042/0.01=4.200m/s 2 as3=u a =0.025/0.01=2.500m/s 2 2 = a t CB/LCB=3.100 /0.314425=9
10、.859 m/s 2 3 = a t CD /LCD=1.900/0.14=13.571 m/s 2 项目 数值 6.130 3.300 5.000 3.200 4.200 2.500 9.859 13.571 单位 m/s 2 rad/s 2 G2 G3 G5 Frmax Js2 Js3 方案 1600 1040 840 11000 1.35 0.39 单位 N Kg.m 2 1）各构件的惯性力，惯性力矩： FI2=m2*as2=G2*as2/g=16004.200/9.8=685.714N （与as2方向相反） FI3=m3*as3= G3*as3/g=10402.500/9.8=265.
11、306N （与as3方向相反） FI5= m5*aF=G5*aF /g=8403.200/9.8=274.286N （与aF 方向相反） Fr=11000*0.1=1100 N.m （返回行程） MS2=Js2*2=1.359.859=13.310N.m （顺时针） MS3=Js3*3=0.3913.571=5.293N.m （逆时针） LS2= MS2/FI2=13.310/685.7141000=19.410mm LS3= MS3/FI3=5.293/265.3061000=19.951mm 2）计算各运动副的反作用力 (1)分析构件5 对构件5进行力的分析，选取比例尺 F=20N/mm
12、，作其受力图 构件5力平衡：F 45+F 65+F I5+G 5=0 则F45= 1140.0N ；F65=160.0N F43=F45（方向相反） (2)对构件2受力分析 对构件2进行力的分析，选取比例尺 杆2对B 点求力矩，可得： FI2*LI2+G2*L2 -F t 32*LBC =0 864.222120.2776+16001.6873- F t 32314.425=0 F t32= 339.1786N 杆2对S2点求力矩，可得：F t12*LBS2 -FI2*LS2 -F t32*LCS2 =0 F t12157.2125-864.22211.0243-339.1786157.212
13、5=0 F t12=399.781N (3) 对构件3受力分析 对构件2进行力的分析，选取比例尺 F=0.05mm/N ，作其受力图 杆3对点C求力矩得：F63*LCD F43*LS3- FI3*LI3+G3*COS15o*LG3 =0 F t63140-572.60417.153-365.24234.3066+ G3*COS15o*17=0 F t63=77.6N 构件3力平衡：F n23+ F t23+F43+F I3+F t63+F n63+G3=0 则F n23=2401.0N ；F n63=172.1N 构件2力平衡：F32 +G2+F I2+F t12+F n12=0 则F n12
14、=1752.458N ；F12=1798.258N (4)求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb F61=F21=1798.258N. Mb=F21* L =1798.25867.32190.001 =121.062N.m（逆时针） 项目FI2 FI3 FI5 MS2MS3Mb F n63 F t63 数值685.714265.306274.28613.310 5.29340.68172.1 77.6 单位N N.m N 项目F n12F t12F n23F t23F34 F45 F65 F61 数值3575.038.682401.0298.9 1140.01140.0160.0 3575.0 单位
15、N 四、飞轮设计 Mb 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nm -28. 6 -51. 3 -63. 5 -37. 6 -71. 6 -50. -9.4 -1.1 45.4 0.52 51.5 -160. 4 将各点的平衡力矩（即等效阻力矩）画在坐标纸上，如下图所示，平衡力矩所做的功可通过数据曲线与横坐标之间所夹面积之和求得。依据在一个工作周期内，曲柄驱动力矩（设为常数）所做的功等于阻力矩所做的功，即可求得驱动力矩Md（常数）。在图纸中，横坐标为曲柄转角，一个周期为2，将一个周期分为36等份；纵坐标轴为力矩。 根据盈亏功的原理，求得各盈亏功，并根据图纸上的能量指示图，以曲柄的平均力矩为分界线，求出各区段盈亏功如下： W1=8.578 W2=-22.124 W3=1366.911 W4=-939.895 W5=8.750 W6=-3981.715 W7=647.629 W8=-2048.790 W9=4429.004 W10=-568.770 W11=1016.037 由此得到Wmax=W9=4429.004 JF=900Wmax/(2 *n2 *) JF= 1495.84 kg.m2