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1、机械原理课程设计设计说明书设计题目：压床六杆机构设计目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个垂要实践环节。其基本目的在于：(1) 进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有 关本课程实际问题的能力。(2) 使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整 的概念。(3) 使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型 与组合以及确定传动方案的能力。(4 )通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运 用计算机和查阅技术资料的能力。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程 有关的实际问题，使所学知
2、识进一步巩固和加深，我参加了此次的机 械原理课穆设计。设计条件及要求：机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构(连杆机构、凸 轮机构、齿轮机构以及其他机构)进行设计和运动分析、动态静力分 析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对 各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编 写说明书。首先确定压床的机构原理及有关数据，制定多套运动方案。再 查阅相关资料，通过精确的计算和运用相关应用软件(例如CAXA, Solidworks, ADAMS等造型、分析软件)进行运动模拟，对设计题目 进行创新设计和运动仿真，最后在多方面的考虑下确定一套方案并完 成整套课程设计说明
3、书。功能原理设计：通常情况下，一部的机器需要通过电机带动一系列复杂的机构 使其正常运转，这其中涉及到很多简单且基本的机械机构。当然，也 可以直接通过电机带动整部机器的运转，这完全取决于机器所需完成 的工作以及设计该机器时所面临的种种实际情况。设计方案:此压床六杆机构由一个小型交流电动机带动，通过一曲柄连杆 机构实现锻压。以电动机作为动力源，通过皮带轮降速，将动力传给 曲柄摇杆机构，精简了系统结构。在这样一种构件组的设计中，它能 够给被锻压物件提供瞬间的高强度冲击力，使锻造容易进行。当然它 的缺点是，机构比较笨重，在冲头抬升过程中，惯性不大时会影响运动的进行。设计数据:六杆机构的中心距可、花、
4、歹，构件3的上、下极限位置 角、鸥,滑块5的行程H,CE EFQ压床阻力曲线图比值而、DE ,曲柄转速以 及冲头所受的最大阻力2-等 列于数据表。六杆机构的设计数据(mm)X)(mm)y(min)（。）( )H (mm)CECDEFDE(rpm)Omax(KN)70200310601202100.50.25909数值计算H（1）第一步分析：曲柄滑块机构将该压床机构分开，只对13 L1以及固定较D和滑块F分析， 将图顺时针旋转90 ,以方便分析，并建立坐标系。为方便研究， 在这里将固定较D改为A,将滑块F改为C,将较链E改为C, AB即 13，BCM卩 14。对 ABiCi： =xa 一/cos
5、；坐标建立：X轴过A点，y轴过电动机圆心点，即已确定A的坐 标为(310, 0)o当C运动到最高点处取、C2,运动到最低点取Bi、 Cl OTb=1册中;22271 7h =(兀妫-兀C ) + (% - % )仃=13已知数据：yq = 200=3100； = 60联立以上各式，并将兀妨、丫妫、均用厶表不，得匸|A+200)(1+ 4 13 - 200)% =3必厶I -1/一-4 3 必= 120。22=(心2 兀 C2)+(比已知数据：yq =200 =310对 AB2C2: X& =兀a 3 COS 03联立以上各式，并将%、y从、无g均用厶表示，得xc2 =3io + |-J(匕护厶
6、 + 200)(上学J3 - 200) .又 T Xq + 210 =兀C2联立得厶=210代入式检验：(二严厶 + 200)(1 + ：3 - 200) = 2427.4 0兀妁=205 y =181.86=155.73 xc =365.73可得?4 = 52.5根据得来的数据，可确定摆动杆厶的具体位置以及运动规律，从而也进一步确定了仃以及滑块C1的运动规律。(2) 第二步分析：较链四杆机构现重新设置符号，将土动件旋转圆心定为A点，将厶的固定端 设为D点，从动件有AB, CDo当厶摆置0时，A与厶重合时，B在 血处。人与厶展开连成一条直线吋，B在兔处。此吋，曲柄所在的两 个位置所夹的锐角0就
7、是极位夹角。对 ABiCiD 分析：已知 A(0, 70)D(310, 0)连接AD,由勾股定理知：】ad= 317.81再求得 ZAQ0 = arc tan =12.72 a =必ZAD0 = 60 -12.72 = 47.28对ZXACiD,由余弦定理:+ /CJ)一 2lADlC D cos a =312.212其中厶Q =l3 =140冉对系统分析：XC,2 + (比 _ % )2 = (2 _ A )2 厶=12 - J%/ +0q _A)，=66.80其中兀& =310- lcn cos3 = 240)匕=滋 sin 必=121.24(3) 第三步分析：两种机构组合厶、求得之后，再
8、加上前面的数据，就可根据算出的尺寸, 绘制一幅精确地平而六杆压床机构简图。InOJGUH这便是一个精确的平面六杆压床机构简图，其中厶=66.80, 厶=312.21,厶=210, 4=52.5(4) 锻压受力分析与冲头选材根据题设的压床阻力曲线图来分析锻压运动。当冲头在工作行H程中降落到距离最低位置才时开始锻压物体，此时便受到反向且不 断加强的冲击应力。当冲击应力达到峰值Omax时，便表示已锻压到 最低位置，随即进入返回行程。H现在只研究冲头在位置才到位置0时对物体的冲击力分析:r 1)Omax _ - 2max丄HI 4 丿其中3HhH而Omax与H的数值已给定，代入得Q = 0.137 l
9、(/i 65.6250)ma八而s =2A 6/= 0.1371-(/1-65.6250)m可见冲击加速度与冲头的质量、底面积和下降高度有关，只要 对冲头的质量和底面积进行设计就可以正常运行，并且给物体带以较 强的冲击加速度。冲头釆用硬质钩钢CD650,常用于车床刀具、冲击钻钻头、玻 璃刀刀头、瓷砖割刀之上，坚硬不怕退火，但质脆。属于稀有金属之 列.硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等 一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500C的温度 下也基本保持不变，在1000C时仍有很高的硬度。(5) 电动机与减速传动装置电动机的转速要尽量小，因为题设转速要求只有n=90
10、 r/pm,选 择电动机后述应考虑减速。现釆用皮带轮降速的办法，将动力传给曲 柄摇杆机构。经综合考虑，选择一小型交流电动机。品牌:ABB产品类型:三 相异步电动机型号:QA71M4B极数:4极额定功率:037KW额定电 压:380 (V) 额定转速:1385 (rpm)设电动机所接皮带轮半径为,曲柄摇杆所接皮带轮半径为R、R 1385转速，故有n.R. = nR ,代入数据得瓦=而一，根据实际尺寸选 择 7? = 900mm 且 &)= 58.5mm o(6) 三维仿真决定采用SolidWorks (2009)进彳亍绘画仿真，这对SolidWorks 的入门和进一步学习也是很大的动力作用。需要
11、注意的问题是，仿真 过程中要采用合理适当的尺寸，且对轮轴的转动要有键连接。另外作 为该软件的初学者，在绘制过程中不免遇到非常多的困难,这就需要 一种不怕困难，迎刃而上的勇气和毅力！机构整体效果简图冲槽设计：槽口尺寸20x20,在冲床板距离*52.5的高度 截止。栅最高面必须高过冲头大部分所上升到的最高处，但也略低于冲头顶面所上升到的最高处。冲头设计:整体尺寸20x20x70,孔半径5,孔轴心距底面20,顶面圆角 边缘半径1,这样的设计保证冲头在卜降到最低处时不至于脱离冲槽。心得体会“世上无难事，只要肯登攀。”是我在课程设计中最深刻的体会, 无论怎么说，课程设计虽说很难，但是只要自己认真去做，去
12、思考分 析，平时还要多问多请教，再难的事也能做好。第二点很重要的是， 一定耍勤快点，克服人类最大的弱点懒惰。耍有恒心，有耐力， 且坚定自己的信念，就一定能成功，至少也尽了最大的努力。第三， 压力也是非常重要的，有压力才有动力，在压力的作用下就能催生让 人满意的效杲，这一点我也颇有感触。特别是这次的课程设计，我第一次开始学习并使用了三维软件 制图，深知这类软件在未来工程应用中也是非常广泛的。在以后的学 习中，我还要加强对各种工程软件的培养。参考资料【1】冯鉴 何俊 雷志翔机械原理M成都：西南交通大学出版社，2008年8月2孙恒 陈作模葛文杰机械原理（笫七版）M.北京：高等教育出版社，2006年5月3王三民李建华 袁茹（西北工业大学）机械原理与课程设计M北京：机械工业出版社，2004年【4】陈作模主编 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编机械原理学习指南（第七版）M北京：高等教育出版社，2008 年5月【5】王亮 冯国臣王兵团编著基于MATLAB的线性代数使用教 程M北京：科学出版社，2008年3月6呈宪平主编，冷增祥主审机电传动与控制（第二版）M. 武汉：华中科技大学出版社，2009年7月【7】赵眾 龚堰珏 张云杰编著.中文版SolidWorks2009从入门到精通M.北京：科学出版社，2009年3月
