机械原理课程设计之压床机构Word文档格式.docx
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］•推程角3。
，远休止角S?
，回程角S'
，从动件的运动规律见表9-5，凸轮与曲柄共轴。
按［a］确定凸轮机构的基本尺寸.求出理论廓
线外凸曲线的最小曲率半径p。
选取滚子半径r，绘制凸轮实际廓线。
以上内容作在2号图纸上
.设计数据
设计内容
连杆机构的设计及运动分析
符号
单位
mm
度
r/min
数据
I
50
140
220
60
120
150
1/2
1/4
100
II
170
260
180
90
III70200310601202101/21/4901/21/2
连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定
[S]
G2
G3
G5
N
1/30
660
440
300
4000
:
1060
720
r550
7000:
1600
1040
840
11000
凸轮机构设计
[a]
①
①S
①/
"
0"
16
40
80
20
75
18
130
38
135
42
65
1、压床机构的设计
.传动方案设计
2.1.1.基于摆杆的传动方案
优点：
结构紧凑，在C点处，力的方向与速度方向相同，所以传动角
90，传动效果最好；
满足急回运动要求；
缺点：
有死点，造成运动的不确定，需要加飞轮，用惯性通过；
2.12六杆机构A
2.1.3.六杆机构B
结构紧凑，满足急回运动要求;
机械本身不可避免的问题存在。
综合分析：
以上三个方案，各有千秋，为了保证传动的准确性，并且以满足要求为目的，我们选择方案三。
.确定传动机构各杆的长度
hl50mm,h2140mm,h3220mm,360,3120
CE1
H180mm,,
CD2
如右图所示，为处于两个极限位置时的状态。
根据已知条件可得：
tan卫-5012.8
h2220
在三角形ACD和AC'
D中用余弦公式有：
由上分析计算可得各杆长度分别为:
三.传动机构运动分析
项目
数值
.速度分析
n1100r/min
w1
2n1
2100
10.467rad/s,逆时针;
大小
0.577
铅垂
方向CDABBC
EF
选取比例尺uv0.0105m/S，作速度多边形如图所示;
由图分析得：
VcUvpc=x=0.07484m/s
vCBuvbc=0.486m/s
vEuvpe=0.11224m/s
vFuvpf=0.0828m/s
vFEuvef=x=0.05744m/s
vs2UvPS2=x69.32mm=
0.27728m/s
vs3uvps3=x14.03mm=
0.05612m/s
VCB
==s（顺时针）
IBC
33=乞==S（逆时针）
1CD
34=些==S（顺时针）
1EF
速度分析图:
.加速度分析
yOJrelnT
nc
aB
2
Wi
IABx=5.405m/s
aBc
w
lBC=x=1.059m/s
n
aCD
W3
lCD=x=0.056m/s
aEF
W4
|ef=x=0.088m/s
nt
t
ac=aCD+ac[=aB
+acb
+a
?
V?
V
V
方向
CTD丄CDB—A
丄BCC
TB
选取比例尺卩a=（m/s2）/mm,作加速度多边形图
ac|
Ua
p'
c'
=x=4.5412m/s
aE
e'
=x=6.8116m/s
aCB
b'
=x=2.452m/s
n'
=x=4.5408m/s
aF=ae+afe
+afe
V?
VfFtE
丄FE
aF
f'
=x=5.1768m/s
as2
s2'
=x=4.8388m/s
as3
s3'
=x=3.406m/s
CB
aFuap'
f'
=x=5.1768m/s
lCB
m/s2
rad/s2
3
tacD
==45.408m/s
（顺时针）
机构动态静力分析
Frmax
Js2
Js3
万案1
1.各构件的惯性力，惯性力矩：
Fg2m2as2Gs2as2=660X=（与a$2方向相同）
g
Fg3m3as3G3as3=440X=（与a$3方向相反）
Fg5m5aF匹生=300X=（与a，方向相反）
Fr匚咤=4000/10=400N
10
M12
Js2
2=X=（顺时针）
M13
Js3
3=X=（逆时针）
hg2
一-9.439mm
卜g2
hg3
MI3
==25.242mm
卜g3
2.计算各运动副的反作用力
（1）分析构件5
对构件5进行力的分析，选取比例尺uF10N/mm,作其受力图构件5力平衡：
Fg5G5R65R450
则R45uF145=-10X=
（2）分析构件2、3
单独对构件2分析：
杆2对C点求力矩，可得：
r：
2lBCG2lG2Fg2lFg20单独对构件3分析：
杆3对C点求矩得：
解得：
R；
3265.103N
对杆组2、3进行分析：
R43+Fg3+G3+tR3+Fg2+G2+Rl2+Rl2+RF63=0
大小：
“VVV?
?
方向：
VVVVVVVVV
选取比例尺卩F=10N/mm作其受力图则Rn12=10X=1568NR°
63=10X=.
（3）求作用在曲柄AB上的平衡力矩Mb
Fg2
Fg3
Fg5
MI2
MI3
Mb
氏63
R63
Rn12
R12
R34
R45
R56
R61
.基于soildworks环境下受力模拟分析：
装配体环境下的各零件受力分析
Soildworks为用户提供了初步的应力分析工具simulation，利用它可以帮
助用户判断目前设计的零件是否能够承受实际工作环境下的载荷，它是COMOSWor产品
的一部分。
Simulation利用设计分析向导为用户提供了一个易用、分析的设计分析方法。
向导要求用户提供用于零件分析的信息，如材料、约束和载荷，这些信息代表了零件的实际应用情况。
Simulation使用了当今最快的有限元分析方法快速有限元算法（FFE,它完全
集成在windows环境中并与soildworks软件无缝集成，被广泛应用于玩具、钟表、相机、机械制造、五金制品等设计之中。
vonKists（N/m"
2）
_5,4含艺r
3,1729
2tTZ1.0
2f2G9.1
1,«
17.1
1,3S5.2
913.2
461.3
9.3
连杆受力情况
Soildworks中的simulation模块为我们提供了很好的零件应力分析途径，通过对构件的设置约束点与负载，我们很容易得到每个零件在所给载荷后的应力分布情况。
由于不知道该零件的具体材料，所以我选用了soildworks中的合金钢材料，并且
在轴棒两端加载了两个负载，经过soildworkssimulation运算后得到上图的应力分布
图，通过不同色彩所对应的应力，我们可以清楚的看到各个应力的分布情况，虽然负载与理论计算的数据有偏差，不过对于我们了解零件的应力分布已经是足够了。
四、凸轮机构设计
h
[a]
S0
S01
S0/
（0）
方案1
17
30
55
25
85
有ro
H
0.45
37.778mm。
有
—0.45ro
即
取r038mm,取rr4mm。
在推程过程中:
2hw2cos—
2得
20
当S0=550时，且00<
S<
则有a>
=0,即该过程为加速推程段当S0=550时，且S>
=,则有a<
=0,即该过程为减速推程段
h1cos
S
00
.厂0
15
200
250
350
400
450
500
550
（mm）
所以运动方程s
2hw2cos
（一）
在回程阶段，由a29得:
当S0‘=850时，且00vS<
则有a<
=0,即该过程为减速回程段
[1cosr]h
s
当S0’=850时，且S>
=,则有a>
=0,即该过程为加速回程段
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
所以运动方程
5
1250
1300
1350
1400
1450
1500
1550
165
凸轮廓线如下
五、齿轮设计
.全部原始数据
.设计方法及原理
考虑到负传动的重合度虽然略有增加，但是齿厚变薄，强度降低，磨损增大：
正传动的重合度虽然略有降低，但是可以减小齿轮机构的尺寸，减轻齿轮的磨损程度，提高两轮的承载能力，并可以配凑中心距，所以优先考虑正传动。
.设计及计算过程
1变位因数选择
⑴求标准中心距a:
a
m（z,Z2）1225;
122.5mm,
⑵选取a'
127.5mm，
由此可得啮合角'
cos'
acos122.5cos20
'
a'
127.5
⑶求变位因数禺X2之和：
X!
X2（ZlZ2）（inv'
inv）1.1044，然后在齿数组合为2tan
zi11,Z238的齿轮封闭线上作直线XiX21.1044，此直线所有的点均满足变位因数之和和中心距122.5mm的要求，所以x10.574,x20.5304，满足两齿根相等的要求。
2、计算几何尺寸
由X1X20可知，该传动为正传动，其几何尺寸计算如下:
a.中心距变动系数：
（a'
a）127.5122.5.
y51
b.齿顶咼变动系数：
x1x2y1.104410.1044
c.齿顶高：
d.齿根高：
e.齿全高：
f.分度圆直径:
g.齿顶圆直径:
h.齿根圆直径：
i.基圆直径：
j.节圆直径：
k.顶圆压力角：
l.重合度：
a
223.14
1.311.3
满足重合度要求。
m.分度圆齿厚：
参考文献
[1].孙恒,陈作模,葛文杰•《机械原理【M》.7版.北京：
高等教育出版社，2001.
[2].崔洪斌，陈曹维.《AutoCAD实践教程》.北京：
高等教育出版社,2011.
[3].邓力，高飞.《soildworks2007机械建模与工程实例分析》，清华大学出版社.2008.
[4].soildworks公司,生信实维公司.《soildworks高级零件和曲面建模》.机械工
业出版社.2005.
[5].上官林建,魏峥.《soildworks三维建模及实例教程》，北京大学出版社.2009.
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