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1、 目录一、设计任务书 1、设计题目2、原始数据及设计要求及简图二、机械系统运动方案的拟定 1、功能分解2、各个功能元的解3、初选运动方案并做简单评价4、运动循环图5、设计执行机构6、对执行机构做运动学动力学分析 图解法分析 解析法分析1） 杆组法做运动分析的原理2） 用杆组法对机构作运动分析3） 主程序的编写及主程序流程图4） 附自编主程序、计算结果、运动参数及其曲线图结果分析三、后记四、参考资料一、设计任务书 1、 设计题目：压片机加压机构方案设计 2、原始数据及设计要求： （1） 工艺参数； 1） 要求将陶瓷干粉压制成直径为 34mm，厚度为 5mm 的圆形片坯； 2） 冲头压力：15 吨
2、（150000N） ； 3） 生产率： 25 片/分钟； 4） 机器运转的不均匀系数：10%。 （2） 工艺流程： 1） 干粉料均匀筛入圆筒型腔(图 1)； 2） 下冲头下沉 3mm，预防上冲头进入型腔时把粉料扑出（图 2） ； 3） 上、下冲头同时加压，并保压一段时间（图 3、4） ； 4） 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图 5） ； 5） 料筛推出片坯（图 6） ；各工艺过程简图二、机械系统运动方案的拟定（一）总功能的分析根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。若要求获得质量较好的成品，可采用诸多方法。下面采用黑箱法进行分析：由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便的目的，采用机械自动
3、加工的方法比较好，因此，本题采用了自动加工的方法压制片坯。（二）总功能的分解设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：(1)送料机构：为间歇直线运动,这一动作可以通过凸轮上升段完成(2) 筛料：要求筛子往复震动(3) 推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯(4) 送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道（5）上冲头往复直线运动，并在最低点间歇保压，保压时间足够，一般为0.4秒左右，最好实行快速返回等特性。（6）下冲头间歇直线运动，运动比较复杂，一般用凸轮实现。得如下表所示的树状功能图（三）根据功能的要求，进行功能元求解（六）执行机构运动动力学分析（六）执行机构运动动力学分析1、图解
4、法分析 （所有的比例都是 1：1，故线段长度就是所求的速度，加速度 的数值） 以 OAB 为 x 轴，以过 OB点且垂直于 x 轴的直线为 y 轴建立坐标系。 以与 x 轴夹角为 270 度是为初始位置。下面用图解法对与初始位置为 0 度和 30 度时的速度加速度进行分析。与初始位置夹角为 30 度时30 度时的位置图 速度矢量方程：在图中测量表示线段的大小即是BV的大小，方向与 x 轴反向为负。BV加速度矢量方程：在图中 测量出 表示 B 的加 速度的 线段的 长度即 是加速 度大小。与初始位置夹角为 0 度时0 度时位置图 在该位置时，OBB恰好与 AB位于同一条直线上，所以 A 点的速度
5、为零。B 点 的速度也为零。并可求出杆 AB的角速度为 加速度的矢量方程为：B 点加速度的大小 与图中表示该点加 速的线段长度相同， 方向与 x 轴反向。2、解析法分析（1）杆组法作运动分析的原理由机构的组成原理可知，任何平面机构都可以分解为若干基本杆组、单杆构件的原动件和机架三部分。因此，只要分别对单杆构件和常用的基本构件进行运动分析并编制成相应的子程序，那么在对机构的运动分析时，就可以根据机构组成的不同结构，依次调用这些子程序，从而完成对整个机构的运动分析。这就是干组法的基本思路。该方法的主要特点在于将一个复杂的机构分解成一个个比较简单的基本杆组，在用计算机对机构进行运动分析的时候，即可直
6、接调用已经编好的程序，从而大大简化了主程序的编写。级机构是工程实际中最长用的机构，他是有一个或多个级杆组分别并联于原动件和机架上组成的，最常见的级机构主要有RRR、RRP、RPR这三种形式。（2）单杆构件和级杆组的运动分析首先介绍单杆构件和三种常见的级杆组运动分析的方法及其子程序编写和调用时应注意的问题，然而通过具体实例说明多杆机构运动分析的方法和步骤。1）单杆构件的运动分析单杆的运动分析，通常是已知构件三角形P1P2P3的边长 l、r 夹角 以及构件上某基点 P1的运动参数 x1，y1，x 1，y 1，x 1，y 1和构件绕基点转动的运动参数 ， ， ，要求确定构件上点 P2和 P3的运动参
7、数。 显然，由图 1 可得下列关系式： x x2 2=x=x1 1+lcos+lcos y y2 2=y=y1 1+lsin+lsin x x 2 2= =x x 1 1-lsin-lsin ， y y 2 2= =y y 1 1+lcos+lcos x x 2 2= =x x 1 1-lsin-lsin -lcos-lcos 2 2 ， y y 2 2= =y y 1 1+lcos+lcos -lsin-lsin2 2 x x3 3=x=x1 1+rcos(+)+rcos(+)， y y3 3=y=y1 1+rsin(+)+rsin(+) x x 3 3=x=x 1 1-(y-(y3 3-y
8、-y1 1) ) ， y y 3 3=y=y 1 1+(x+(x3 3-x-x1 1) ) x x 3 3= =x x 1 1-(y-(y3 3-y-y1 1) ) -(x-(x3 3-x-x1 1) )2 2, y y 3 3=y=y 1 1+(x+(x3 3-x-x1 1) ) -(y-(y3 3-y-y1 1) ) 以上位置、速度和加速度分析的子程序 CRANK 详见书本附录。2）RRR级杆组的运动分析 如图所示 RRR级杆组中，杆长 l1，l2 及两外接转动副中心 P1，P2 的坐 标、速度、加速度分量为 x1x1，x1x1，xx 11，y1y1，y1y1，yy 11，x2x2， xx
9、 2 2，xx 22，y2y2，yy 2 2，yy 22，要求确定两杆的 角度、角速度和角加速度 11， 1 1， 11，22，22， 22。 位置分析将已知 P1P2 两点的坐标差表示为：u=x2-x1u=x2-x1 v=y2-y1v=y2-y1 (1) 杆 l1 及 l2 投影方程式为：l1cos1-l2cos2=ul1cos1-l2cos2=ul1sin1-l2sin2=vl1sin1-l2sin2=v (2)消去 11 得：vsin2+ucos2+c=0vsin2+ucos2+c=0 (3) 其中：c=(u2+v2+l22-l12)/2l2c=(u2+v2+l22-l12)/2l2解式
10、(3)可得：tan(2/2)=(vtan(2/2)=(v)/(u-c)/(u-c) (4)222cuv 式中+号和-号分别对应图 2 中 m=+1m=+1 和 m=-1m=-1 两位置。 当级杆组处于图中实线位置时，角P3P1P2P3P1P2是由矢量 P1P2P1P2沿逆时针方向转到矢P1P3P1P3的，故 m 取“+” ；当 级杆组处于图中虚线位置时，角P1P3P2P1P3P2沿顺时针方向转到矢量P1P3P1P3的，故 m 取“-” 。 由式(2)可得： tan1=(v+l2sin2)/(u+l2cos2)tan1=(v+l2sin2)/(u+l2cos2) (5) 速度分析 对式(2)求导
11、一次得： A11+A32=uA11+A32=u ，A21+A42=vA21+A42=v (6) 其中：A1=-l1sin1A1=-l1sin1，A2=l1cos1A2=l1cos1，A3=l3sin2A3=l3sin2，A4=-l2cos2A4=-l2cos2解式(6)可得： 1=1=(A4u-A3v)/D1=1=(A4u-A3v)/D，2=2=(A1v-A2u)/D2=2=(A1v-A2u)/D (7) 其中：D=A1A4-A2A3=l1l2sin(1-2)D=A1A4-A2A3=l1l2sin(1-2) 加速度分析对式(6)求导一次得： A1“1+A3“2=EA1“1+A3“2=E，A2“
12、1+A4“2=FA2“1+A4“2=F (8) 其中：E=u“+A212+A422E=u“+A212+A422，F=v“-A112-A322F=v“-A112-A322解式(8)可得： 1=“1=(A4E-A3F)/D1=“1=(A4E-A3F)/D，2=“2=(A1F-A2E)/D2=“2=(A1F-A2E)/D (9) 以上位置、速度和加速度分析的子程序 RRR 详见附录。3)RRP级杆组的运动分析如图所示 RRP级杆组中，已知杆长 L1L1 及两外接点 P1P1，P2P2 的运动和移动副轴线 P2P3 的方向角变量（22，22， 22） ，P2P2 点为以移动副与构件 2 相连的构件上运动已知的牵连点，要求确定运动变量 L2L2，11，L2L2，11，L“2L“2，“1“1。位置分析由于 22 已知，L2L2 待求，将式(2)消去11 可得：L22+2(ucos2+vsin2)l2+(u2+v2-L12)=0L22+2(ucos2+vsin2)l2+(u2+v2-L12)=0由此解得：L2=-(ucos2+vsin2)L2=-(ucos2+vsin2) (10)2 222 1)cosvsinu(l 式中+号用于转动副中心 P3P3 处在 P2HP2H 线段之外（图 3 中 m=+1m=+1
