機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計任務(wù)書

1、河北聯(lián)合大學(xué)機械基礎(chǔ)綜合設(shè)計任務(wù)書題目一 壓床的設(shè)計與分析一、設(shè)計題目 壓床是應(yīng)用廣泛的鍛壓設(shè)備，圖1所示為某壓床的示意圖，其中六桿機構(gòu)ABCDEF為其執(zhí)行機構(gòu)。圖中電動機經(jīng)帶傳動，帶動二級圓柱齒輪減速器（Z1Z2、Z3Z4）將轉(zhuǎn)速降低，然后帶動曲柄1轉(zhuǎn)動，再經(jīng)六桿機構(gòu)使滑塊5上下往復(fù)運動，實現(xiàn)沖壓。在曲柄軸A上裝有飛輪（未畫出）。在曲柄軸的另一端裝有油泵凸輪，驅(qū)動油泵向連桿機構(gòu)的各運動副供油。工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微沖擊，使用期限為10年，小批量生產(chǎn)，單班制工作。圖1 壓床機構(gòu)二、設(shè)計數(shù)據(jù)表1 已知數(shù)據(jù)題 號12345678910連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析h1(mm)5060705

2、2504847464945h2(mm)14017020080856872768266h3(mm)220200310110112115118120122125=60°，=120°，=0.5，=0.25(給定最小傳動角，確定偏距h2)H(mm)150180210190160165170175180185n1 (r/min)1009012095110115105125120110力分析及飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定工作阻力 (N)40007000110005000550060006500700075008000BC桿質(zhì)量 (kg)60608270728476787682DE桿質(zhì)量(kg)4

3、0404240424446484642滑塊質(zhì)量 (kg)30558030506045556550曲柄AB轉(zhuǎn)動慣量 (kg·m2)0.820.641.350.80.71.00.90.780.750.85BC桿的轉(zhuǎn)動慣量 (kg·m2)0.180.200.300.250.350.180.200.300.250.35不均勻系數(shù)0.10.110.120.10.110.120.10.110.120.09凸輪機構(gòu)設(shè)計從動件行程17181916151718191615許用壓力角 30°32°34°35°30°32°34°

4、;35°30°32°推程運動角 55°60°65°60°55°60°65°60°70°60°遠休止角 25°30°35°25°30°35°25°30°35°30°回程運動角 85°80°75°85°80°75°85°80°75°74°推程運動規(guī)律余弦等加速等減速正弦余弦

5、等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦正弦回程運動規(guī)律正弦余弦等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦注：構(gòu)件2、3的質(zhì)心均在各桿的中點處，滑塊5的質(zhì)心在滑塊的中心，曲柄AB的質(zhì)心在A點，不計其余構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量。三、設(shè)計任務(wù)1、平面連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析已知：滑塊行程H，構(gòu)件3的上、下極限角3、3，比值、，尺寸h1、h2、h3 ，曲柄轉(zhuǎn)速n1 。要求：1）設(shè)計各構(gòu)件的運動尺寸，作機構(gòu)運動簡圖；2）按給定位置（見第四部分）作機構(gòu)的速度和加速度多邊形；3）作滑塊的運動線圖（sj，vj，aj畫在一個坐標(biāo)系中）；4）給出實現(xiàn)鍛壓要求的執(zhí)行機構(gòu)的其他運動方案簡圖，并進行對比分析。2

6、、平面連桿機構(gòu)的力分析已知：滑塊所受工作阻力見圖2所示，以及任務(wù)1中連桿機構(gòu)設(shè)計和運動分析所得的結(jié)果，不考慮摩擦。要求：1）按給定位置確定機構(gòu)各運動副中的反力；2）確定加于曲柄上的平衡力矩Mb 。3、飛輪設(shè)計已知：機器運轉(zhuǎn)的許用速度不均勻系數(shù)，力分析所得平衡力Mb ，驅(qū)動力矩Md為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。要求：確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF 。4、凸輪機構(gòu)設(shè)計已知：從動件行程h ，偏距e，許用壓力角，推程運動角，遠休止角，回程運動角，從動件運動規(guī)律見表1，凸輪與曲柄共軸。要求：1）按許用壓力角確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑rr ；2）繪制凸輪實際廓線。5、確定電動機的轉(zhuǎn)速及功率6、聯(lián)軸器的選

7、擇7、設(shè)計該機器的傳動裝置 1）帶傳動的設(shè)計 2）減速器的設(shè)計要求：繪制減速器的裝配圖；繪制齒輪、軸、箱蓋（或箱座）的零件圖。8、編寫課程設(shè)計說明書，包括設(shè)計任務(wù)、設(shè)計參數(shù)、設(shè)計計算過程等。四、設(shè)計指導(dǎo)1）曲柄位置圖的作法如圖3所示，取滑塊在上極限位置所對應(yīng)的曲柄位置作為起始位置，按曲柄轉(zhuǎn)向，將曲柄圓周作十二等分，得12個曲柄位置；另外再作出滑塊在下極限位和距下極限為H/4時所對應(yīng)的曲柄位置1、和5，每個同學(xué)取其中的三個點進行分析。2）給定位置的機構(gòu)簡圖、機構(gòu)的速度多邊形和加速度多邊形，以及力分析的力多邊形可合繪在一張圖上；等效力矩曲線、能量指示圖、機構(gòu)輸出構(gòu)件的運動線圖等合繪在另一張圖上。3

8、）傳動裝置的設(shè)計見機械設(shè)計課程設(shè)計教材。圖2 滑塊阻力曲線 圖3 曲柄位置圖河北聯(lián)合大學(xué)機械基礎(chǔ)綜合設(shè)計任務(wù)書題目二 插床的設(shè)計分析一、 設(shè)計要求插床是用插刀加工工件表面的機床。常用于加工鍵槽，加工時，插刀往復(fù)運動為主運動，工件的間歇移動或間歇轉(zhuǎn)動為進給運動，直線運動(縱、橫向)和圓周運動的工作臺不允許三項同時進行。本設(shè)計的原動機采用一臺電動機，執(zhí)行機構(gòu)包括插削機構(gòu)及進給機構(gòu)。設(shè)計要求：(1) 插削機構(gòu)實現(xiàn)插削加工，插削過程插刀應(yīng)盡可能等速。插刀行程見表1。刀具向下運動為切削行程，刀具向上運動為空回行程，行程速比系數(shù)見表1。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，見圖1。進給機構(gòu)實現(xiàn)

9、工件的進給動作，這兩個機構(gòu)要求運動協(xié)調(diào)。(2) 插刀每分鐘往復(fù)次數(shù)見表1。(3) 切削力F為常數(shù)，最大切削力見表1。刀具向上運動時為空回行程，無阻力。(4) 插刀切削受力點距滑枕導(dǎo)路線距離見表1，工作臺面離地平面高度為550mm左右。(5) 工作條件：年工作日為300天，兩班倒，有輕微沖擊，傳動比誤差小于。二、 方案設(shè)計插床機械系統(tǒng)傳動方案可自行設(shè)計，亦可參考圖2所示方案。原動機采用一臺電機；傳動裝置采用V帶傳動和二級齒輪減速器；執(zhí)行機構(gòu)運動如圖3所示，插削機構(gòu)采用導(dǎo)桿機構(gòu)，工作臺進給機構(gòu)選擇凸輪機構(gòu)。曲柄2轉(zhuǎn)動，再通過導(dǎo)桿機構(gòu)使裝有刀具的滑塊6沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運動，以實現(xiàn)刀具的切削運動。

10、圖1 沖頭阻力曲線 圖2 機械系統(tǒng)示意圖圖3 插床執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖三、 設(shè)計數(shù)據(jù)表1給出了部分執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計計算所需的數(shù)據(jù)，僅供參考。表1 執(zhí)行機構(gòu)部分設(shè)計數(shù)據(jù)題 號12345678910桿機構(gòu)參數(shù)插削次數(shù)/min50495052504847464945插刀行程H (mm)100115120125130135140136128112曲柄lO2A (mm)65707580856872768266行程速比系數(shù)K1.61.71.81.92.02.01.71.81.91.8導(dǎo)桿機構(gòu)動態(tài)靜力分析最大切削力Fmax(N)850096001080090001010092008200980088009200力臂

11、d (mm)100105108110112115118120122125滑塊6質(zhì)量m6 (kg)40506060506045556550導(dǎo)桿質(zhì)量m4 (kg)20202220222426282622導(dǎo)桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量Js4 (kg ·m2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2注：滑塊質(zhì)心在C點，導(dǎo)桿質(zhì)心位于AO1范圍內(nèi)，與擺動中心間的距離mm，其余構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量忽略不計，不計摩擦。從電動機到曲柄軸傳動系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量(設(shè)曲柄為等效構(gòu)件)為18kg·m2。凸輪機構(gòu)設(shè)計參數(shù)從動件最大擺角max20°20°20°20&

12、#176;20°20°20°20°20°20°從動件桿長lO8D (mm)125135130122123124126128130132許用壓力角 40°38°42°45°43°44°41°40°42°45°推程運動角 60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°遠休止角 10°10°10°10

13、°10°10°10°10°10°10°回程運動角 60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°四、 設(shè)計任務(wù)1、 連桿機構(gòu)的設(shè)計及運動分析已知：設(shè)計參數(shù)見表1。要求：1）根據(jù)給定的數(shù)據(jù)采用圖解法或解析法設(shè)計連桿機構(gòu)，作機構(gòu)運動簡圖，其中，連桿按下式確定，lBC=(0.50.6)lBO1；電動機軸與曲柄軸O2平行，導(dǎo)桿機構(gòu)的最小傳動角不得小于60°。2）運動分析及加速度分析。(按給定位置作機構(gòu)的速度和加

14、速度多邊形；)3）作滑塊的運動線圖（s-j，v-j，a-j畫在一個坐標(biāo)系中）。2、 導(dǎo)桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析。已知：滑塊所受工作阻力見圖1所示，結(jié)合連桿機構(gòu)設(shè)計和運動分析所得的結(jié)果。要求：1）按給定位置確定機構(gòu)各運動副中的反力；2）確定加于曲柄上的平衡力矩Mb，作出平衡力矩曲線。3、 飛輪設(shè)計已知：機器運轉(zhuǎn)的許用速度不均勻系數(shù)=0.03，力分析所得平衡力矩Mb ，驅(qū)動力矩Med為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸O2上。要求：確定所需飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF。4、 凸輪機構(gòu)設(shè)計已知：凸輪與曲柄共軸，設(shè)計數(shù)據(jù)見表1。擺動從動件8的升、回程運動規(guī)律均為等加速等減速運動。要求：1）按許用壓力角確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸（基圓半徑ro、機架lo2o8和滾子半徑rr）。2）繪制凸輪實際廓線。5、 電機選型設(shè)計若傳動系統(tǒng)方案采用圖2方案，則考慮零件傳動效率，根據(jù)計算的平衡力矩，確定電機型號（參見機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書附錄），無特殊需要，可選用Y系列三相交流異步電動機，要求：給定電機的額定功率和滿載轉(zhuǎn)速。6、 傳動裝置設(shè)計計算（參