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机械原理课程设计压床
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机械原理课程设计压床
一、压床机构设计要求
压床机构简介
图9—6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,尔后带动曲柄1
转动,六杆机构使滑块5战胜阻力Fr而运动。为了减小主轴的速度颠簸,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。
:
(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的地址,曲柄转速n1。
要求:设计连杆机构,作机构运动简图、机构1~2个地址的速度多边形和加速
度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后边的动向静力解析一起画在l号图纸上。
(2)机构的动向静力解析
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9—7)以及连杆机构设计和运动解析中所得的结果。
要求:确定机构一个地址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解析的图样上。
(3)凸轮机构构设计
已知:从动件冲程H,许用压
力角[α?].推程角δ。,远休止
角δ?,回程角δ',从动件的运
动规律见表9-5,凸轮与曲柄共
轴。
要求:按[α]确定凸轮机构的
线外凸曲线的最小曲率半径ρ。
采用滚子半径r,绘制凸轮实质廓
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解析
(1)作机构运动简图:
(2)长度计算:
已知:X1=70mm,
设计内容
连杆机构的设计及运动解析
单位
mm
(o)
mm
r/min
符号
X1
X2
y
ρ'
ρ''
H
CE/C
EF/DE
n1
BS2/B
DS3/D
D
C
E
数据
70
200
310
60
120
210
1/2
1/4
90
1/2
1/2
X2=200mm,Y=310mm,
1
=60°,
11
=120°,
ψ
ψ
3
3
H=210mm,
CE/CD=1/2,EF/DE=1/2,BS2/BC=1/2,DS3/DE=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F1F2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
∵△DE'E是等边三角形
∴DE=EF=H=210mm
EF/DE=1/2,CE/CD=1/2
∴EF=DE/4=180/4==2*DE/3=2*180/3=140mm连接AD,有tan∠ADI=X1/Y=70/310
又∵AD=X2
Y2
702
3102
∴在三角形△ADC和△ADC’中,由余弦定理得:
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AC=
mm
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AC’=mm
∴AB=(AC-AC’)/2==(AC+AC’)/2=
∵BS2/BC=1/2,DS3/DE=1/2
∴BS2=BC/2===DE/2=210/2=105mm
由上可得:
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ABBCBS2CD
DE
210mm
DS3
105mm
EF
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/(m/s)
(3)机构运动速度解析:
已知:n1=90r/min;
1=
n1?2rad/s=
90
?2=
60
60
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vB
=
1·lAB=×=
vC=
vB
+
vCb
大小?
?
方向
⊥CD
⊥AB
⊥BC
采用比率尺μv=/(mm/s),作速度多边形
v
C
=
u
v
·pc
==
vCB=uv·bc
==
v
E
=
u
v
·pe
==
vF
=uv·pf
==
v
FE
=
u
v
·ef
==
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vS2=uv
vS3=uv
·
·
ps2==
ps3==
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vCB
∴2=l
BC==(
逆时针)
ω3=vC
==
(
顺时针)
lCD
ω4=vFE==
(
顺时针)
lEF
项
目
数
值
单
m/s
Rad/s
位
(4)机构运动加速度解析:
aB=ω1
2LAB=×=
2
anCB=ω2
2LBC=×=
2
2
2
2
anCD=ω3LCD=
×=
anFE=ω4
2LEF=×=
2
ac=anCD+atCD=aB+atCB+anCB
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大小:?√?√?√
方向:?C→D⊥CDB→A⊥BCC→B
采用比率尺μa=/(mm/s2),作加速度多边形图
2
aC=ua·p'c'==
aE=ua·p'e'==
atCB=
u
a
·
==
2
u
atCD=
a
·n"c'==
2
aF
=
aE
+
anEF
+atEF
大小:?
√
√
?
方向:
√
√
F→E
⊥EF
aF=
u
a
·p'f'==
2
u
==
2
as2=
a
·
u
==
2
as3=
a
·
=atCB/LCB=
=
2
=atCD/LCD==
2
3
项目
数值
单位
m/s2
rad/s
2
(5)机构动向静力解析
G2
G3
G5
Frmax
Js2
Js3
方案Ⅲ
1600
1040
840
11000
单位
N
1).各构件的惯性力,惯性力矩:
FI2=m2*as2=G2*as2
/g=1600×=
(与as2方向相反)
FI3=m3*as3=G3*as3/g=1040×=
(与as3方向相反)
FI5=m5*aF=G5*aF/g=840×=(与aF方向相反)
Fr=11000*=
(返回行程)
MS2=Js2*α2=×
(顺时针)
MS3=Js3*α3=×
(逆时针)
LS2=MS2/FI2=
×1000=
LS3=MS3/FI3=
×1000=
2).计算各运动副的反作用力
解析构件5
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对构件5进行力的解析,采用比率尺
F=20N/mm,作其受力求
构件5力平衡:F45+F65+FI5+G5=0
则F45=;F65==F45(方向相反)
对构件2受力解析
对构件2进行力的解析,采用比率尺
μF=20N/mm,作其受力求
杆2对B点求力矩,可得:FI2*LI2+G2*L2-Ft32*LBC=0
×+1600×-Ft32×=0
Ft32=
杆2对S2点求力矩,可得:Ft12*LBS2-FI2*LS2-Ft32*LCS2=0
t
F12×××=0
t
F12=
对构件3受力解析
对构件2进行力的解析,采用比率尺
F=,作其受力求
杆3对点C求力矩得:Ft63*LCD–F43*LS3-FI3*LI3+G3*COS15o*LG3=0
Ft63×140-××+G3*COS15o*17=0Ft63=
构件3力平衡:Fn23+Ft23+F43+FI3+Ft63+Fn63+G3=0
nn
构件2力平衡:F32+G2+FI2+Ft12+Fn12=0
n
求作用在曲柄AB上的平衡力矩
Mb
F61=F21=.
Mb=F21*L=××
(逆时针)
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项目
FI2
FI3
FI5
MS2
MS3
Mb
Fn63Ft63
数值
单位
N
N
项目
Fn12
Ft12
Fn23
Ft23
F34
F45
F65
F61
数值
单位
N
四、飞轮设计
Mb
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-28.
-51.
-63.
-37.
-71.
-50.
-
-
-160.
6
3
5
6
6
0
4
将各点的平衡力矩(即等效阻力矩)画在坐标纸上,以以下图所示,平衡力矩所做的功可经过数据曲线与横坐标之间所夹面积之和求得。依照在一个工作周期内,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2π,将一个周期分为36等份;纵坐标轴为力矩。
②依照盈亏功的原理,求得各盈亏功,并依照图纸上的能量指示图,以曲柄的平均力矩为分界线,求出各区段盈亏功以下:
W1=
W2=-
W3=
W4=-
W5=
W6=-
W7=
W8=-
W9=
W10=-
W11=
由此获取Wmax=W9=
JF>=900Wmax/(π2*n2*[δ])
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