1、河北联合大学机械基础综合课程设计任务书题目一 压床的设计与分析一、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（Z 1Z2、 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 压床机构二、设计数据表 1 已知数据题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2、10h1(mm) 50 60 70 52 50 48 47 46 49 45h2(mm) 220 200 310 110 112 115 118 120 122 125=60， =120， =0.5， =0.25, ， 确定偏距33/CEDl/EFDlmin0滑块行程 H(mm) 150 180 210 190 160 165 170 175 180 185连杆机构的设计及运动分析 曲柄转速 n1 (r/min) 100 90 120 95 110 115 105 125 120 110工作阻力 (N)maxrF4000 7000 11000 5000 5500 6000 6500 7000
3、7500 8000BC 杆质量 (kg)260 60 82 70 72 84 76 78 76 82DE 杆质量 (kg)340 40 42 40 42 44 46 48 46 42滑块质量 (kg)530 55 80 30 50 60 45 55 65 50曲柄 AB 转动惯量 (kgm2)1SJ0.82 0.64 1.35 0.8 0.7 1.0 0.9 0.78 0.75 0.85BC 杆的转动惯量 (kgm2) 0.18 0.20 0.30 0.25 0.35 0.18 0.20 0.30 0.25 0.35力分析及飞轮转动惯量的确定许用不均匀系数 0.1 0.11 0.12 0.1
4、0.11 0.12 0.1 0.11 0.12 0.09从动件行程 h17 18 19 16 15 17 18 19 16 15偏距 e 10许用压力角 30 32 34 35 30 32 34 35 30 32推程运动角 055 60 65 60 55 60 65 60 70 60远休止角 s25 30 35 25 30 35 25 30 35 30回程运动角 85 80 75 85 80 75 85 80 75 74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
5、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1、平面连杆机构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/CEDl/FElh1、 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
6、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
7、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
8、 ， 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 曲柄位置图河北联合大学机械基础综合设计任务书学生姓名：_ 学号：_题目二 插床的设计分析一、 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。2BAO1C34图 1 机械系统
9、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，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
10、离 mm，其余构件的质量和转动惯量忽略不计。从120OSl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、 执行机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、 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 1 执行机构部分设计数据题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10插削次数/min 50 49 50 52 50 48 47 46 49 45
11、插刀行程 H (mm) 100 115 120 125 130 135 140 136 128 112力臂 d (mm) 100 105 108 110 112 115 118 120 122 125曲柄 lO2A (mm) 65 70 75 80 85 68 72 76 82 66导杆机构运动分析 行程速比系数 K 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.0 1.7 1.8 1.9 1.8最大切削力 Fmax(N) 8500 9600 10800 9000 10100 9200 8200 9800 8800 9200滑块 6 质量 m6 (kg) 40 50 60 60 50 60 45
12、 55 65 50导杆质量 m4 (kg) 20 20 22 20 22 24 26 28 26 22导杆机构动态静力分析导杆 4 质心转动惯量 Js4 (kg m2) 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 1.2从动件最大摆角 max20 20 20 20 20 20 20 20 20 20从动件杆长 lO8D (mm) 125 135 130 122 123 124 126 128 130 132许用压力角 40 38 42 45 43 44 41 40 42 45推程运动角 060 70 65 60 70 75 65 60 72 74远休止角 s10 1
13、0 10 10 10 10 10 10 10 10凸轮机构设计回程运动角 060 70 65 60 70 75 65 60 72 74四、 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 。%51、 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=(0.5 0.6)lBO1。电动机轴与曲柄轴 O2 平行，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：
14、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。
