机械原理课程设计题目_doc

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机械原理课程设计任务书

学生姓名 班级 学号 位置 设计题目:压床机构设计及分析 1 课程设计的目的和任务

1.1 课程设计的目的

机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要组成部分。机械原理课程设计的目的在于进一步巩固和加深学生所学的机械原理理论知识,培养学生独立解决实际问题的能力,使学生对机械的运动学和动力学的分析和设计有一较完整的概念,并进一步提高电算、绘图和使用技术资料的能力,更为重要的是培养开发和创新机械的能力。 1.2 课程设计的任务

1、用图解法对压床的连杆机构进行运动分析和动力分析,并在此基础上确定飞轮的转动惯量。要求画出A1图纸一张,A2图纸一张,写出计算说明书一份。

2、用解析法对压床的连杆机构进行运动分析和动力分析。要求写出一份计算说明书和在电脑上打出的程序及计算结果。

3、用Pro/E 三维计算机辅助设计软件对压床的连杆机构进行建模、装配,应用ADAMS 进行运动分析和动力分析。要求写出一份设计分析说明书,打印出装配模型及仿真结果。

4、用图解法、解析法和Pro/E 、ADAMS 软件仿真结果进行比较,分析它们各自的优缺点。

2 机构简介

如图1所示的六杆连杆机构是压床的主体机构。电动机经过连轴器带动减速器的三对齿

轮12z z -、2

3z z '-、34z z '-将转速降低,然后再带动连杆机构上的曲柄1转动,从而使连杆机构的滑块5克服阻力Q 而运动。为了减小主轴的速度波动,在曲柄轴A 的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮机构。

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图1 压床主体机构

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图2 压床机构简图图3 工作载荷与工作行程

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图4 曲柄位置分配

3 已知运动参数

设计题目的数据见表1。

在连杆机构中,有30个连续等分的位置1~30,2个工作行程的极限位置1和15'。距滑块下极限为/4H 时的曲柄位置24'。总共有32个位置,如图4所示。

表1 已知数据

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4 设计方法和要求

4.1 图解法 4.1.1 已知条件

中心距1x 、2x 、y ,构件3的下极限角3φ'和上极限角3φ'',滑块的冲程H ,比值/C E C D 、

/E F D E

,各构件的重心S 的位置,曲柄的转速1n ;各构件的重量G 及其重心的转动惯量J

(曲柄1和连杆4的重量和转动惯量略去不计),阻力曲线(图3);机器运转的不均匀系数许用值[]δ,飞轮安装在曲柄轴上,驱动力矩d M 为常数,由动态静力分析中所得的平衡力矩b M 。 4.1.2 要求

设计连杆机构,作机构运动简图,1个机构位置的速度多边形和加速度多边形,滑块的运动线图(位移、速度和加速度);确定所分配的机构位置的各运动副中的反作用力R 及加于曲柄上的平衡力矩b M ;用近似计算法求飞轮转动惯量F J 。 4.1.3 步骤

1、连杆机构的设计。选取长度比例尺l μ(m/mm ),按已知条件确定连杆的各构件尺寸。注意:摇杆3的两极限位置恰好对称于过D 点所作行程H 的垂线。

2、作机构位置图。按所分配的位置作出机构运动简图。

3、作速度与加速度多边形。选取速度比例尺v μ(

m /s mm

)和加速度比例尺a μ(

m /s mm

),

用相对运动图解法作该位置的机构速度多边形和加速度多边形。

4、作滑块的运动线图。汇集其他同学用相对运动图解法求得的各位置滑块的位移F s 、速度F v 、加速度F a 绘制运动线图。

5、根据各构件的重心加速度及各构件的角加速度确定各构件的惯性力I F 和惯性力偶矩

I M ,并将其合成为一总惯性力I F ',求出该力至重心的距离h

l 。

6、绘制阻力线图。

7、将机构拆成若干个构件组,以构件组为分离体,画出作用其上的所有外力。然后,取力比例尺F μ(N/mm ),用力多边形和力矩平衡方程式求各运动副反力和曲柄上的平衡力矩。注意阻力Q 始终与滑块的运动方向相反,滑块在上下两极限位置和/4

H

行程处时,其

阻力值有两个,应分别进行两次图解计算。作图时,对于比较小的力如果在图纸上无法表示时可略去不计。

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10、将汇集到的整个运动循环中各位置的平衡力矩b M (即为动态等功阻力矩r M ),以

力矩比例尺M μ(N/mm )和角度比例尺φμ(度/mm )绘制动态等功阻力矩()r r M M φ=线图,用图解积分法求其在一个运动循环内所作的阻力功()r r W W φ=线图。

11、绘制驱动力矩所作的驱动功()d d W W φ=线图。因驱动力矩为常数,且在一个稳定运动循环中驱动功等于阻力功,故将一个运动循环中的()r r W W φ=线图始末两点以直线相联既得()d d W W φ=线图。

12、再将()d d W W φ=与()r r W W φ=两线图相减,得一个运动循环中的动态盈亏功线图

()W W φ∆=∆。

该线图的纵坐标值最高点与最低点之间的距离,即表示最大动态盈亏功max W ∆的大小。

13、由所得的max W ∆确定飞轮的转动惯量

[]

[]

m ax

m ax

900F W W J m

n

ωδπδ∆∆=

=

14、整理计算说明书。内容包括:已知条件与要求;连杆机构设计简述;比例尺的选取,用相对运动图解法求所分配位置的机构的速度和加速度, I F 、I M 、h l 、R 、b M 有关方程及其运算;各线图比例尺的选取和运算,飞轮转动惯量的计算。 4.1.4 其他问题

1、绘图问题

A1图纸一张,A2图纸1张,绘图工具一套。

2、绘图要求

作图准确,布置匀称,比例尺合适,图面整洁,线条尺寸应符合国家标准。 3、计算说明书要求

计算程序清楚,叙述简要明确,文字通顺,书写端正。 4.2 解析法

1、 列出数学模型。

2、 画出程序框图,并编写程序。

3、 上机运算。

4、 整理计算说明书。 4.3 解析法

1、应用Pro/E 三维辅助设计软件建立各构件三维模型。

2、采用联接进行装配,注意各运动副的约束。

3、设定初始条件进行运动仿真。

4、进行动力学分析。

5、整理计算说明书。