機械原理課程設計--壓床機構綜合與傳動系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　機械原理</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目：壓床機構綜合與傳動系統(tǒng)設計</p><p><b>　　學院：汽車學院 </b></p><p><b>　　專業(yè)：車輛工程 <

2、/b></p><p>　　班級： </p><p>　　設 計 者： </p><p><b>　　學號：</b></p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　2013年7月5日</b></p><p

3、><b>　　緒論</b></p><p>　　壓床機構是應用廣泛的鍛壓設備，用于鋼板矯直、壓制零件等。本次課程設計我的題目是關于壓床機構綜合與傳動系統(tǒng)的設計。</p><p>　　對于壓床機構組成尺寸設計和組成機構分析，我結合機械原理課程學習的平面機構的結構分析知識，利用CAD制圖軟件輔助，確定出各桿件桿長尺寸；對于滑塊位移、速度、加速度的運動分析，我結合課堂

4、關于平面機構的運動分析知識，結合應用JYCAEYL軟件和基本桿組運動分析軟件，得出所求點（滑塊5）的位移、速度、加速度運動變化規(guī)律曲線圖；對于曲軸驅(qū)動力矩和飛輪轉(zhuǎn)動慣量問題，我結合課堂關于機械動力學的知識，利用軟件得出多組平衡力矩數(shù)據(jù)值畫出盈虧功示意圖，再利用CAD量取盈虧功圖中相關面積進行計算，最終求解出結果。</p><p>　　在這一系列求解過程中，我參考了很多關于壓床機構運動分析的參考資料，包括從圖書館借

5、閱的書籍，以及從網(wǎng)上搜集到的資料，大量相關資料的閱讀讓我對壓床機構的運動原理以及運動分析有了深層次的理解和掌握；同時，在解決問題的過程中，需要利用相關軟件支持運行，也大大提高了我對機械類軟件的應用能力和技巧。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　內(nèi)容簡介………………………………………………………</p><p>　　&

6、#167;1-1 機構簡介…………………………………………………</p><p>　　§1-2 設計任務…………………………………………………</p><p>　　壓床機構設計…………………………………………………</p><p>　　§2-1機構尺寸及設計及分析……………………………………</p><p>　　

7、67;2-1-1 確定各桿運動尺寸………………………………</p><p>　　§2-1-2 機構運動簡圖……………………………………</p><p>　　§2-1-3 分析基本桿組……………………………………</p><p>　　§2-2 機構運動分析……………………………………………</p><p>

8、　　§2-2-1 滑塊位移分析……………………………………</p><p>　　§2-2-2 滑塊速度分析…………………………………</p><p>　　§2-2-3 滑塊加速度分析…………………………………</p><p>　　§2-3 曲柄驅(qū)動力矩的計算…………………………………</p><p&

9、gt;　　§2-4 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算……………………………………</p><p>　　設計小結………………………………………………………</p><p>　　§3-1 設計總結………………………………………………</p><p>　　§3-2 設計體會…………………………………………………</p><p>

10、;　　參考文獻………………………………………………………</p><p>　　附錄……………………………………………………………</p><p><b>　　內(nèi)容簡介</b></p><p>　　§1-1 機構簡介</p><p>　　壓床是應用廣泛的鍛壓設備，用于鋼板矯直、壓制零件等。附圖1所示為某壓床的運

11、動示意圖。電動機經(jīng)聯(lián)軸器帶動三級齒輪( － 、 － 、 － )減速器將轉(zhuǎn)速降低，帶動沖床執(zhí)行機構（六桿機構ABCDEF）的曲柄AB轉(zhuǎn)動（見附圖2），六桿機構使沖頭5上下往復運動，實現(xiàn)沖壓工藝。</p><p>　　現(xiàn)要求完成六桿機構的尺寸綜合，并進行三級齒輪減速器的傳動比分配。</p><p>　　§1-2 設計任務</p><p>　　六桿機構的中心距

12、、、，構件3的上、下極限位置角、，滑塊5的行程H，比值、，曲柄轉(zhuǎn)速以及沖頭所受的最大阻力等列于附表3：</p><p>　　附表3六桿機構的設計數(shù)據(jù)</p><p>　　(1)針對附圖2所示的壓床執(zhí)行機構方案，依據(jù)設計要求和已知參數(shù)，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖，并分析組成機構的基本桿組；</p><p>　?。?）假設曲柄等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊5的位移和速度

13、的變化規(guī)律曲線；</p><p>　?。?）在壓床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如附圖4所示，在不考慮各處摩擦、構件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動力矩；</p><p>　　(4)取曲柄軸為等效構件，要求其速度波動系數(shù)小于10％，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量：</p><p>　　（5）編寫課程設計說明書。</p><p>

14、　　圖1—2:壓床阻力曲線圖</p><p><b>　　壓床機構設計</b></p><p>　　§2-1 機構尺寸及設計及分析</p><p>　　§2-1-1 確定各桿運動尺寸</p><p>　　設計各桿運動尺寸時，我開始考慮的方案是利用解析法計算，后來經(jīng)過老師指導，我決定利用已知參數(shù)以及

15、CAD畫圖軟件將壓床六桿執(zhí)行機構畫出來，并在CAD軟件中量取所需桿長以及角度。</p><p>　　根據(jù)已知參數(shù)畫的CAD六桿機構如附圖5所示：</p><p>　　圖2—1.1： 壓床六桿機構設計尺寸圖</p><p>　　即可測得各桿長度如下：</p><p>　　§2-1-2 機構運動簡圖</p><p&

16、gt;　　在研究分析機械時，為便于分析，可以先不考慮那些魚運動無關的因素，如機構的外形、斷面尺寸、組成構件的零件數(shù)目及連接方式，以及運動副的具體結構等，僅用簡單的線條和符號來代表構件和運動副，并按一定比例確定各運動副的相對位置。這種表示機構中各構件相對運動關系的簡單圖形稱為機構運動簡圖。它完全能表達原機構具有的運動特性。</p><p>　　該壓床六桿機構的運動簡圖如附圖6所示：</p><p

17、>　　圖2—1.2：壓床六桿機構運動簡圖</p><p>　　§2-1-3 分析基本桿組</p><p>　　任何機構由機架、原動件和從動件系統(tǒng)組成。根據(jù)機構具有確定運動的條件，即原東件數(shù)應等于機構的自由度數(shù)，而從動件系統(tǒng)的自由度為零，該從動件系統(tǒng)成為桿組。有時它還可以分解為若干個不可再分的自由度為零的桿組，稱為基本桿組。因此，可認為任何機構都是由若干基本桿組依次連接于原

18、動件和機架上而構成的，這便是機構的組成原理。</p><p>　　由圖2—1.2的機構運動簡圖知，該機構有5個活動構件，低副個數(shù)為7個，無高副，根據(jù)機構自由度的計算公式可知，</p><p><b>　　自由度為</b></p><p>　　然后對機構的結構進行分析：</p><p>　　由機構的運動可知，桿AB為原動件

19、。從遠離原動件的地方開始拆分，先拆Ⅱ級組，即滑塊與搖桿EF構成一個Ⅱ級組，然后搖桿DE和搖桿BC構成一個Ⅱ級組，最后曲柄AB與固定鉸支座構成Ⅰ級組，如下圖所示 </p><p>　　§2-2 機構運動分析</p><p>　　對機構組成進行分析之后，我們對其進行運動分析，通過JYCAEYL軟件

20、運行得出E點運動參量，再通過基本桿組運動分析求得滑塊5（F點）的運動參量。</p><p>　　先用JYCAEYL軟件求E點運動參數(shù)如下（軟件輸入截圖見附表）：</p><p>　　E點各位置位移參數(shù)：</p><p>　　E點各位置速度參數(shù)：</p><p>　　E點各位置加速度參數(shù)：</p><p>　　運行軟件得

21、到E點運動曲線圖，用Excel處理數(shù)據(jù)可得出帶有坐標的運動曲線圖如下所示： </p><p>　　再運行基本桿組運動分析得F點（滑塊5）運行結果整理如下（軟件輸入截圖見附表）：</p><p><b>　　F點位移參數(shù)：</b></p><p>　　處理數(shù)據(jù)即可得滑塊5（F點）位移運動曲線如下：</p><p><

22、b>　　F點速度參數(shù)：</b></p><p>　　處理數(shù)據(jù)即可得滑塊5（F點）速度運動曲線如下：</p><p><b>　　F點加速度參數(shù)：</b></p><p>　　處理數(shù)據(jù)即可得滑塊5（F點）加速度運動曲線如下：</p><p>　　§2-3 曲柄驅(qū)動力矩的計算</p>

23、<p>　　運行基本桿組運動分析軟件，得出12組加在曲柄上的平衡力矩值整理如下：</p><p>　　從而可以畫出盈虧功示意圖如下所示：</p><p>　　機械系統(tǒng)在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的一個周期內(nèi)，驅(qū)動力矩所做的功之和等于克服阻力之功，由盈虧功圖像得：Md=77.4N·m。</p><p>　　§2-4 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算</p&g

24、t;<p>　　由2-3中盈虧功示意圖可得，利用CAD軟件量取各封閉部分面積，圖中陰影面積S2和S4代表虧功大小，面積S1、S3和S5代表盈功大小。則最大盈虧功為ΔWmax=46.7 N·m。</p><p>　　由JF≥900ΔWmax/（[δ]n2π2）代入得飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF=15.8Kg·m2</p><p><b>　　第三章 設計小結&

25、lt;/b></p><p>　　§3-1 設計總結</p><p>　　本次課程設計是對我們這學期機械原理課程學習的總結和應用，為期一周的課程設計時間明顯緊促，不巧的是又和其他科目的考試時間沖突，使得我們每個人也都感到一絲壓力與動力。</p><p>　　在此次課程設計中，我的題目是壓床機構設計。設計任務包括機構桿組尺寸確定、運動簡圖繪制、分析基

26、本桿組組成方面的運動機構分析；包括分析滑塊的位移、速度、加速度的運動分析；以及求曲柄驅(qū)動力矩和飛輪轉(zhuǎn)動慣量方面的機構力的分析。</p><p>　　以上設計內(nèi)容，都是平時課堂上老師認真講過的知識，主要包括平面機構的結構分析、運動分析、力的分析以及機械動力學分析。我緊密結合所學知識點，借助CAD制圖軟件以及老師授課過程中教授的機械分析軟件，如JYCAEYL 等運行分析，再結合解析法分析，從各個方面對題目進行了全

27、面分析與理解，也對課堂只是以及機械原理設計加深了體會。</p><p>　　§3-2 設計體會</p><p>　　為期一周的課程設計讓我對自己所設計的課題的不斷努力和完善，進一步讓自己加深了對機械原理這門課程的理解。在實際設計過程中，不但檢驗了我對機械原理這么課程的理解能力，而且更加鍛煉了我的動手能力。在此期間，為了能使自己設計的機構有“物”可依，查閱大量的文獻資料就必不可少

28、，而且在查閱資料的過程中，讓我接觸到了國內(nèi)外對機械產(chǎn)品最新的研究，這不但擴展了我的知識面，更讓我了解到機械產(chǎn)品在我們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛的應用空間。所以通過這次設計，讓我對機械設計產(chǎn)生了濃厚的興趣，也發(fā)現(xiàn)在今后我們國家對設計類人才的龐大需求量，這也為我將來找工作提供了強有力的動力。</p><p>　　由于這是我第一次做機械設計類的課題，讓我對實際工程中對設計要求的嚴謹有了更進一步的了解。在對所設計的機構進行軟件運行支

29、持的過程中，使得我對平時的軟件有了更多的掌握和使用學習，而通過對這些軟件的學習，加強了我的自學能力，也進一步提高了我的軟件操作能力。在操作軟件的過程中，讓我學會了從不同角度去思考，這也拓展了我的思維，讓我學會了換位思考。</p><p>　　總而言之，通過本次課程設計大大提高了我的動手能力，為將來應付實際工程中出現(xiàn)的類似問題作了一次很好的熱身，這是一次難以忘記的經(jīng)歷。</p><p>&l

30、t;b>　　第四章 參考文獻</b></p><p>　　[1] 張偉社.機械原理教程[M].西安:西北工業(yè)大學出版社，2013. </p><p>　　[2] 鄒慧君.機械原理課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2007.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　E點