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

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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。

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0.95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

导杆机构动态静力分析

工作阻力F max(N)4300

连杆3质量m3 (kg)60连杆3质心转动惯量J s3(kg ·m2)0.21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J s4(kg ·m2)0.2

凸轮机构设计从动件最大升程H20从动件运动规律余弦

许用压力角]

[ 30°

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, l CB=0.5l BO4，l CD=(0.25～

0.35)l CO4。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r o、偏距e和滚子半径r r），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41O CC 为等边三角形，可推出四边形D D CC 11为平行四边形，则15011414====DD CC O C CO 则5.5235.04==CO CD

，由45.0BO CB =，则1004=BO ,

3125.0160

50

tan 42==

∠E O O ,则0424.17=∠E O O ,ο6.42241=∠O O B , 在三角形E O O 42中，165)16040(2

24

2=+=O O ，由4

2412

212422412412)

(O O O B O B O O O B O O B COS ⨯-+=∠得出21O B =113.7，同理可得2BO =210.8,所以

55.482

1

222=-=

B O B O A O , 3.162122=+=B O A O AB ，

所以得到四条杆长A O 2=48.55，AB =162.3，100

4=BO ，

165)16040(2242=+=O O

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+θ)/(1800-θ)得，K=1.105，摇杆的摆角α=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=8.38 rad/s 点A 的线速度V A =1w l A O =0.41 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

V

A = V

B

+V

B

A

因为V

B

=0，所以V

A

= V

B

A

=0.41m/s 方向垂直

O

2

A

3)加速度分析

a B = a n

B

+ a t

B

= a

A

+ a n

BA

+ a t

BA

方向√√√√√

大小0 ？√√？

a A =

1

w2l

A

O

=8.382*48.55mm/s2=3.41m/s2

a n

BA

= V2

BA

/l

AB

=1.04 m/s2