压床机械设计

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：机英093班设计者：

同组人：

指导教师：

2012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 (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.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[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)35.0~25.0(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、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：

① 传递的功率和速度范围较大;

② 能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;

③ 结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;

④ 齿轮和齿条直接啮合,传动灵敏性非常高。

结构缺点：

① 齿轮的制造、安装要求较高，因而成本也较高；

② 不宜作远距离传动；

③ 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：

① 扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性；

② 扇形齿轮齿条机构具有良好的结构及传动刚性；

③ 曲柄摇杆机构制造工艺简单，制造成本低；

机构缺点：

① 扇形齿轮、齿条的制造、安装要求较高，成本也较高；

② 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：

①齿轮传动结构紧凑、传动效率高和使用寿命长；

②齿轮传动的功率大、转速高；

③曲柄导杆机构制造工艺简单，成本低；

机构缺点：

①制造齿轮需要有专门的设备，安装精度高，成本高；

②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;

①加工制造容易，成本低；

②承载能力较大，使用寿命长；

机构缺点：

①机械效率低；

②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 12H=150mm ，4/BO CB =0.5，4/CO CD =0.3

由条件可知: =241∠C 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

mm （º） m m r /min 符号

X 1

X 2 y Φ1 Φ2 H 4/BO CB 4/CO CD n 数据 30 140 160 120 60 150 0.5 0.3 9