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1、河北联合大学机械基础综合课程设计任务书河北联合大学机械基础综合课程设计任务书 题目一题目一 压床的设计与分析压床的设计与分析 一、设计题目一、设计题目压床是应用广泛的锻压设备，图 1 所示为某压床的示意图，其中六杆机构 ABCDEF 为其执行 机构。图中电动机经带传动，带动二级圆柱齿轮减速器（Z1Z2、Z3Z4）将转速降低，然后带动 曲柄 1 转动，再经六杆机构使滑块 5 上下往复运动，实现冲压。在曲柄轴 A 上装有飞轮（未画出） 。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆机构的各运动副供油。 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微冲击，使用期限为 10 年，小批量生产，单班制工作。图 1
2、压床机构 二、设计数据二、设计数据 表表 1 已知数据已知数据 题 号12345678910h1(mm)50607052504847464945h2(mm)220200310110112115118120122125=60，=120，=0.5，=0.25, ，确定偏距33/CECDll/EFDEllmin60滑块行程 H(mm)150180210190160165170175180185连杆 机构 的设 计及 运动 分析曲柄转速 n1 (r/min)1009012095110115105125120110工作阻力 (N)maxrF40007000110005000550060006500700
3、075008000BC杆质量 (kg)2m60608270728476787682DE杆质量(kg)3m40404240424446484642滑块质量 (kg)5m30558030506045556550曲柄AB转动惯量 (kgm2)1SJ0.820.641.350.80.71.00.90.780.750.85BC杆的转动惯量 (kgm2) 2SJ0.180.200.300.250.350.180.200.300.250.35力分 析及 飞轮 转动 惯量 的确 定 许用不均匀系数 0.10.110.120.10.110.120.10.110.120.09从动件行程h1718191615171
4、8191615 偏距 e10 许用压力角 30323435303234353032推程运动角 055606560556065607060远休止角 s25303525303525303530回程运动角 085807585807585807574凸轮 机构 设计推程运动规律余弦等加速 等减速正弦余弦等加速 等减速正弦余弦等加速 等减速正弦正弦回程运动规律正弦余弦等加速等 减速正弦余弦等加速 等减速正弦余弦等加速 等减速正弦注：构件 2、3 的质心均在各杆的中点处，滑块 5 的质心在滑块的中心，曲柄 AB 的质心在 A 点，不计其余构件的质量及转动惯 量。 三、设计任务三、设计任务 1、平面连杆机构
5、的设计及运动分析 已知：滑块行程 H，构件 3 的上、下极限角3、3，比值、，尺寸/CECDll/EFDEllh1、h2 ，最小传动角，曲柄转速 n1 。 要求：1）设计各构件的运动尺寸，作机构运动简图； 2）按给定位置（见第四部分）作机构的速度和加速度多边形； 3）作滑块的运动线图（s，v，a画在一个坐标系中） ； 4）给出至少两种实现锻压要求的执行机构的其他运动方案简图，并进行对比分析。 2、平面连杆机构的力分析 已知：滑块所受工作阻力见图 2 所示，以及任务 1 中连杆机构设计和运动分析所得的结果， 不考虑摩擦。 要求：1）按给定位置确定机构各运动副中的反力； 2）确定加于曲柄上的平衡力
6、矩 Mb 。 3、飞轮设计 已知：机器运转的许用速度不均匀系数 ，力分析所得平衡力 Mb ，驱动力矩 Md为常数， 飞轮安装在曲柄轴 A 上。 要求：确定飞轮的转动惯量 JF 。 4、凸轮机构设计 已知：从动件行程 h ，偏距 e，许用压力角 ，推程运动角，远休止角，回程运动角0s ，从动件运动规律见表 1，凸轮与曲柄共轴。要求：01）按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径 rr ； 2）绘制凸轮实际廓线。 5、确定电动机的转速及功率，确定其具体型号 6、联轴器的选择 7、设计该机器的传动装置1）带传动的设计2）减速器的设计 要求：绘制减速器的装配图；绘制齿轮、轴、箱盖（或箱座）的零
7、件图。 8、编写课程设计说明书，包括设计任务、设计参数、设计计算过程等。 四、设计指导四、设计指导 1）曲柄位置图的作法如图 3 所示，取滑块在上极限位置所对应的曲柄位置作为起始位置6， 按曲柄转向，将曲柄圆周作十二等分，得 12 个曲柄位置；另外再作出滑块在下极限位和距下极限 为 H/4 时所对应的曲柄位置 1、和 5，每个同学取其中的三个点进行分析。 2）给定位置的机构简图、机构的速度多边形和加速度多边形，以及力分析的力多边形可合绘 在一张图上；等效力矩曲线、能量指示图、机构输出构件的运动线图等合绘在另一张图上。 3）传动装置的设计见机械设计课程设计教材。图 2 滑块阻力曲线 图 3 曲柄
8、位置图河北联合大学河北联合大学机械基础综合设计机械基础综合设计任务书任务书学生姓名：学生姓名：_ 学号：学号：_题目二题目二 插床的设计分析插床的设计分析 一、一、机械系统传动方案设计机械系统传动方案设计 插床机械系统传动方案可自行设计，亦可参考图 1 所示方案。图 1 传动装置采用 V 带 传动和二级齿轮减速器，执行机构选择导杆机构，工作台相对刀具的进给机构选择凸轮机构。12BAO1OC234 图 1 机械系统示意图 图 2 冲头阻力曲线 插床运动方案设计要求： (1) 插程和插刀每分钟往复次数见表 1。 (2) 自上始点以下 10-90mm 范围内，插刀应尽可能等速切削。刀具向下运动时切削
9、，在 切削行程 H 中，前后各有一段 0.05H 的空刀距离，见图 2。切削力 F 为常数，最大切削力见 表 1。刀具向上运动时为空回行程，无阻力。 (3) 行程速比系数见表 1。 (4) 插刀切削受力点距滑枕导路线距离见表 1，工作台面离地平面高度为 550mm 左右。 工作台面离地平面高度为 550mm 左右。 (5) 滑块质量、导杆质量及其质心转动惯量见表 1，滑块质心在 C 点，导杆质心位于AO1范围内，与摆动中心间的距离mm，其余构件的质量和转动惯量忽略不计。从 1120O Sl电动机到曲柄轴传动系统的等效转动惯量(设曲柄为等效构件)为 18kgm2。 二、二、执行机构工作原理执行机
10、构工作原理 执行机构运动简图如图 3 所示。电动机经过减速传动装置带动曲柄 2 转动，再通过导杆 机构使装有刀具的滑块 6 沿导路 y-y 作往复运动，以实现刀具的切削运动。图 3 插床执行机构运动简图三、三、设计数据设计数据表 1 给出了部分执行机构设计计算所需的数据，仅供参考，也可自行设计零件结构，计 算相应参数。 表表 1 执行机构部分设计数据执行机构部分设计数据 题 号12345678910 插削次数/min50495052504847464945 插刀行程 H (mm)100115120125130135140136128112 力臂 d (mm)100105108110112115
11、118120122125 曲柄 lO2A (mm)65707580856872768266导杆 机构 运动 分析行程速比系数 K1.61.71.81.92.02.01.71.81.91.8 最大切削力 Fmax(N)850096001080090001010092008200980088009200 滑块 6 质量 m6 (kg)40506060506045556550 导杆质量 m4 (kg)20202220222426282622导杆 机构 动态 静力 分析导杆 4 质心转动 惯量 Js4 (kg m2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2从动件最大摆角max202
12、02020202020202020从动件杆长 lO8D (mm)125135130122123124126128130132 许用压力角 40384245434441404245推程运动角 060706560707565607274远休止角 s10101010101010101010凸轮 机构 设计回程运动角 060706560707565607274 四、四、设计任务及指导设计任务及指导 工作条件：该机床年工作日为 300 天，两班倒，有轻微冲击，传动比误差小于。%5 1、连杆机构的设计及运动分析 根据给定的数据确定机构的运动尺寸, lBC=(0.50.6)lBO1。电动机轴与曲柄轴 O2平
13、行， 导杆机构的最小传动角不得小于 60，要求： 1）设计平面连杆机构，作机构运动简图； 2）按给定位置作机构的运动分析（位移、速度、加速度） ； 3）作滑块的运动线图（s-，v-，a-画在一个坐标系中） 。 2、导杆机构的力分析。 已知：滑块所受工作阻力见图 2 所示，结合连杆机构设计和运动分析所得的结果。要求： 1）按给定位置确定机构各运动副中的反力； 2）确定加于曲柄上的平衡力矩 Mb，作出平衡力矩曲线。 3、飞轮设计 已知：机器运转的许用速度不均匀系数=0.03，力分析所得平衡力矩 Mb ，驱动力 矩 Med为常数，飞轮安装在曲柄轴 O2上。要求：确定所需飞轮的转动惯量 JF。 4、凸
14、轮机构设计 已知：凸轮与曲柄共轴，设计数据见表 1。摆动从动件 8 的推程、回程运动规律均为等 加速等减速运动。要求： 1）按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸（基圆半径 ro、机架 lo2o8和滚子半径rr）。 2）绘制凸轮实际廓线。 5、电机选型设计，确定电动机的额定功率和满载转速。 6、传动装置设计计算（参见机械设计课程设计指导书 ） 设计 V 带传动和二级圆柱齿轮减速器。要求： 1）V 带传动设计计算。2）二级圆柱齿轮减速器设计计算（包括齿轮传动设计，轴的结构设计及强度校核，轴 承选型设计及寿命计算，平键联接选型及强度计算） ；绘制一对齿轮传动的啮合图。3）绘制二级圆柱齿轮减速器装配图（0 号）和关键零部件的零件图。 4）联轴器选型设计。 7、编写设计说明书一份。包括综合设计任务书、设计参数数据、设计计算过程等。
