机械原理课程设计压床机构的设计

压床机构设计说明书 院系：机电工程学院 班级:机械XXX班 学号: 姓名: 指导老师: 目录 一、设计题目 压床机构的设计 二、工作原理 压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。图1为其参考示意图，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，冲头在内无阻力；当在工作行程后行程时，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。

三、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值[α]之内，从动件运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按计算，按小批量生产规模设计。 四、原始数据 见下表

导杆 机构 运动 分析

转速n2 (r/min) 95 距离x1 (mm) 50 距离x2 (mm) 140 距离y (mm) 160 冲头行程H (mm) 150 上极限角 Φ1 (°) 120 下极限角Φ2(°) 60 导杆 工作阻力Fmax(N) 4300 机构 动态 静力 分析 连杆3质量m3 (kg) 60 连杆3质心转动惯量 Js3 (kg ·m2) 滑块6质量m6 (kg) 34 摇杆4质量m3 (kg) 40 摇杆4质心转动惯量 Js4 (kg ·m2)

凸轮 机构 设计

从动件最大升程H 20 从动件运动规律 余弦 许用压力角 ][ 30°

推程运动角 0 60°

远休止角 s 10°

回程运动角 0 60°

五、 内容及工作量

1、 根据压床机械的工作原理，拟定执行机构（连杆机构），并进行机构分析。 2、 根据给定的数据确定机构的运动尺寸, lCB=，lCD=～lCO4。要求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。 3、 连杆机构的运动分析。分析出滑块6的位移、速度、加速度及摇杆4的角速度和角加速度。 4、 连杆机构的动态静力分析。求出最大平衡力矩和功率。 5、 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ro、偏距e和滚子半径rr），并将运算结果写在说明书中。画出凸轮机构

的实际廓线。 6、 编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 六、设计计算过程

1. 压床执行机构（六杆机构）的设计 根据给定的数据，利用autocad绘制出当摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图（图3）。 图3 摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图 由图3可知，因为1501DD（即压头的行程H）,而三角形41OCC为等边三角形，可推出四边形DDCC11为平行四边形，则15011414DDCCOCCO 则5.5235.04COCD，由45.0BOCB，则1004BO , 3125.016050tan42EOO,则0424.17EOO,6.42241OOB,

在三角形EOO42中，165)16040(2242OO，由4241

2212422412412)(OOOBOBOOOBOOBCOS



得出21OB=，同理可得2BO=,所以55.4821222BOBOAO, 3.162122BOAOAB，

所以得到四条杆长AO2=，AB=，1004BO，165)16040(2242OO 利用上述求得的曲柄摇杆机构各杆的长度，利用一款四杆机构设计及运动分析软件（图4），输入四杆的杆长后可以得到：行程速比系数K=(1800+)/(1800-)得，K=，摇杆

的摆角 =600。 图4 四杆机构的运动分析 图5 摇杆的角位移曲线 图6 摇杆的角速度曲线 图7 摇杆的角加速度曲线 下面分析当摇杆分别摆到两极限位置时，滑块的速度及加速度。

原始数据要求，杆件2的转速n=80r/min，则其角速度1w为：

1w=60*2*80π rad/s= rad/s

点A的线速度VA=1w lA O= m/s 用相对运动图解法作出以下两个位置的速度多边形和加速度多边形 。 （1）上极限位置 1）此时，机构运动简图如图8所示。 图8 摇杆摆到上极限位置时机构运动简图 2)速度分析 VA= VB+VBA 因为VB=0，所以VA= VBA =0.41m/s 方向垂直O2A 3)加速度分析 aB = anB + atB= aA + anBA + atBA 方向 √ √ √ √ √ 大小 0 ？ √ √ ？ aA=1w2 lA O=2*s2=s2

anBA= V2BA/lAB= m/s2 测得

所以 atB*cosb= aA + anBA 得 atB= m/s2 所以aB= m/s2 又因为 aB/aC=BO4/CO4= 所以 aC= m/s2 测出<2=600， <1=710-600=110 对y轴投影得：0=-aCsin<1 + atDCsin<2 对x轴投影得：aD= aCcos<1 + atDCcos<2

解得atDC= m/s2 aD= m/s2 （2）下极限位置

1）此时，机构运动简图如图9所示。 图9 摇杆摆到下极限位置时机构运动简图 2)速度分析 V'A= V'B+V''AB 因为V'B=0，所以V'A= V''AB=s 方向垂直O2A’

3)加速度分析 a'B = an'B + at'B= a'A + an ''AB+ at''AB

方向 √ √ √ √ √ 大小 0 ？ √ √ ？ aA=1w2 lA O=2*s2=s2

anBA= V2BA/lAB=

m/s2

测得<1=120 <2=120 所以,向y轴投影，有：-at'B*cos<1= a'A- an ''AB 得：at'B=2 所以a'B= m/s2 又因为a'B/a'C=B’O4/C’O4=

所以a'C= m/s2 a'D= a'C+ an''CD+ at

''CD

方向 √ √ √ √ 大小 ？ √ 0 ？

对x轴投影：a'Dcos30= a'C+ at''CD

对y轴投影：- a'Dsin30=0 解得a'D=0 m/s2 at''CD= m/s2 2．设计凸轮轮廓曲线，确定凸轮基本尺寸 (1)余弦加速度运动规律， 其推程时的速度方程为 V=πhwsin(πo/)/（2o）

回程时的速度方程为 V=-πhwsin(πo'/)/ （o'2） (2)确定基圆半径 由BE=OP=V/W,得到许多BiEi的值，它们等于与新建中心轴的距离，再用光滑的曲线

连接各断点，基圆半径为凸轮最低点与两边极限直线夹角的交点的连线长度 具体过程： 凸轮推程时, BE=OP=V/W=V=πhsin(πo/)/（2o）,则

当=0 、70时，BE=0 当=7 时，BE= 当=14 时，BE= 当=21 时，BE= 当=28 时，BE= 当=35 时，BE= 当=42 时，BE= 当=49 时，BE=

同理，凸轮回程时，BE=OP=V/W =-πhsin(πo'/)/ （o'2）

当=0、60o时，BE=0 当=6时，BE= 当=12时，BE= 当=18时，BE= 当=24时，BE= 当=30时，BE=30 当=36时，BE= 当=42时，BE= 最后绘制出图形，测得基圆半径为ro=

由确定基圆半径的公式ro22]]tan[/)/[(esedds 代入一个特殊值，得出两个式子：r2o[22]2)2(3eheho， 及 r2o[22])(3[ehe 由两式相减得 e= mm (3)利用几何法绘制凸轮轮廓曲线 步骤： 1) 根据基圆半径和偏心距画出部分。 2) 将基圆的一部分70°角五等分，作为推程的部分，再以10°和60°分别画远休和回程的部分。 3) 再过各等分线与基圆的交点做该偏置圆的切线。 4) 利用反转法原理画该凸轮的轮廓曲线。

5) 画滚子半径圆（圆心绕着凸轮的工作轮廓线）。R1= ro=。

六、设计总结与体会 对于机械原理,我对其一直表示很害怕,因为我听学长学姐说机械原理这门课很难学，很多人都挂在这上面了。因此，我在平时花费在机械原理的时间也比其他课多很多，期末考试成绩也不错。 机械原理课程设计——这是我入大学的一次做课程设计。开始我不知道什么是课程设计，因此有些茫然和不知所措，但在老师的指导和同学的互相帮助下还是按时完成了设计。这次课程设计让我体会很深，也学到了很多新东西。“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行”，不经过实践，我们又怎么能将书里的知识与实际联系在一起。 在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据设计要求和运动分析，选用合理的分析方案，从而设计出比较合理的机构来。这次课程设计，不仅让我们把自己所学的知识运用到实际生活中去，设计一些对社会有用的机构，也让我们深刻体会到团体合作的重要性，因为在以后的学习和工作中，但靠我们自己个人的力量是远远不够的，必须积聚大家的智慧，才能创造出令人满意的产品来。