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精品文档值得下载压力机曲柄滑块机构课程设计指导书机电工程系陈维民编哈工大华德应用技术学院2009年6月精品文档值得下载曲柄压力机曲柄滑块机构课程设计指导书一、课程设计的目的本课程是材料成型设备及自动化专业方向的一个重要专业教学环节,是在完成《金属塑性成型设备与控制》课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。本课程的学习目的在于使学生综合运用《金属塑性成型设备与控制》课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识,进行曲柄压力机主要零部件的设计实践,使理论知识和生产实际知识紧密结合起来,从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过设计实际训练,使学生了解设备设计的方法与步骤,初步掌握设备设计的能力,为以后的工作打下初步的设计基础,并为今后解决实际工程问题打下一定的基础。二、课程设计的要求(1)曲柄压力机曲柄滑块机构课程设计是一项全面的设计训练,它不仅可以巩固所学的理论知识,也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真,刻苦钻研,一丝不苟,精益求精。(2)曲柄压力机曲柄滑块机构课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路,启发学生独立思考,解答疑难问题,按设计进度进行阶段审查,学生必须发挥主观能动性,积极思考问题,认真独立完成设计任务。(3)设计中要认真查阅各种设计手册,正确运用、分析和参考已有设计资料,以加快设计进程,提高设计质量。三、具体设计步骤曲柄压力机曲柄滑块机构课程设计一般可按以下步骤进行:⒈对压力机曲轴(偏心齿轮-芯轴)进行设计与计算(1)预选曲轴有关尺寸(对于芯轴,设计时先根据经验公式预选芯轴直径);(2)根据结构设计及其他因素修改有关长度尺寸;(3)核验轴颈尺寸;⑷对曲轴危险断面进行强度校核(对于芯轴,可在确定偏心齿轮和芯轴结构尺寸的基础上,按说明书给出的相关计算公式进行强度校核)。⒉对曲柄压力机滑块机构进行设计与计算(1)确定曲柄压力机滑块机构的结构;精品文档值得下载(2)计算滑块在曲柄不同转角下的许用负荷;(3)绘制滑块的许用负荷图;⑷绘制压力机滑块位移及速度曲线图。⒊设计曲柄滑块机构装配图⒋按“设计任务书”要求设计曲轴及滑块零件图⒌按规定格式编制设计说明书四、曲柄压力机滑块机构的运动分析与受力分析㈠曲柄滑块机构运动规律通用压力机的工作机构大多采用曲柄滑块机构,其运动简图如图1所示。0为曲轴旋转中心,A为连杆与曲柄的连接点,B为连杆与滑块的连接点,0A为曲柄半径,AB为连杆长度。所以0A以角速度ω作旋转运动时,B点则以速度v作直线往复运动。滑块位移、速度和加速度与曲柄转角间的关系如下:1.滑块位移与曲柄转角间的关系图2为结点正置的曲柄滑块机构运动计算简图,由图可得s=(R+L)-(Rcosα+Lcosβ)----------------------------------------------(1)=R(1-cosα)+L(1-Lcosβ)----------------------------------------------(1a)图1曲柄滑块机构运动简图图2曲柄滑块机构运动关系计算简图精品文档值得下载又Lsinβ=Rsinα,所以sinβ=(Rsinα)/L。令R/L=λ,则sinβ=λsinα,根据三角关系:sin2β+cos2β=1,得cosβ=?2sin1?=??22sin1?将上式代入(1a)得s=R[(1-cosα)+(1/λ)(1-??22sin1?)]-----------------------------(2)由于一般λ值小于0.3,通用压力机λ值一般在0.1~0.2之间,故式(2)可进一步简化。根据二项式定理:(1-??22sin1?)≈1-(1/2)??22sin,根据倍角关系:sin?2=22cos1??将上式代入式(2)得s=R[(1-cosα)+(λ/4)(1-cos2α)]-------------------------------------(3)式中s-滑块行程,从下死点算起;α-曲柄转角,从下死点算起,与曲柄旋转方向相反者为正;R-曲柄半径;λ-连杆系数;L-连杆长度。根据式(3)即可求出对应于不同曲柄转角α时的滑块行程S。为了便于计算,令K1=(1-cosα)+(λ/4)(1-cos2α),并制成表1(查表时λ值如表中没有,可查相近的λ值)。这样,式(3)则变为:s=RK1---------------------------------------------------------------------(3-a)⒉滑块速度和曲柄转角关系V=dtdddsdtds????=(d/dα){R[(1-cosα)+(λ/4)(1-cos2α)]}(dα/dt)=R[sinα+(λ/2)sin2α](dα/dt)∵(dα/dt)=ω∴V=ωR[sinα+(λ/2)sin2α]---------------------------------------(4)式中v-滑块速度;ω-曲柄角速度,ω=πR/30=0.15n∴V=0.15nR[sinα+(λ/2)sin2α]其中n-曲柄每分种转数,即滑块每分钟行程次数。精品文档值得下载经计算,当α=0o,v=0,v随α增加而显著增大,当α=75o~90o时,v达最大值,故可取曲柄转角α=90o的滑块速度,作为滑块的最大速度,即vmax。∴vmax≈0.105nR(sin90o+λ/2×sin2×90o)=0.105nR---------------------------(5)式(5)表明滑块的最大速度与曲柄转数n、曲柄半径成正比。⒊滑块的加速度和曲柄转角的关系对于高速压力机,滑块运动的惯性力必需给予足够注意。为此需要求出滑块的加速度和曲柄转角的关系,将式(4)对时间求导可得a=-dv/dt=-(dv/dα)(dα/dt)=-(d/dα){ωR[sinα+(λ/2)sin2α]}ω=-ω2R(cosα+λcos2α)------------------------------------------(6)上式中a为滑块加速度,方向向下为正,式(6)中前面的“-”不是求导所获得,而是由于滑块行程s和曲柄转角α计算起点与实际运动方向相反而加上的。例1已知J31-315压力机的行程s0=315mm,连杆长度L=1450mm,曲柄转速n=20转/分,求滑块位移及速度。解R=s0/2=315/2=157.5λ=R/L=157.5/。按λ=0.11查表1、2得:按上表可画出滑块的位移及速度曲线,如图3所示。精品文档值得下载图3J31-315压力机滑块位移及速度曲线图4J31-315压力机滑块位移速度及加速度曲线精品文档值得下载精品文档值得下载精品文档值得下载㈡曲柄滑块机构受力分析1.滑块受力分析由图5可见,滑块受工件变形抗力P作用,在忽略摩擦力情况下,P力与连杆给予滑块的作用力PAB′及导轨给予滑块的反作用力Q相平衡,根据力的平衡原理得PAB′=P/cosβ,Q=Ptgβ如λ=0.3,当α=0o,β=0o;图5滑1
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《机械原理》课程设计任务书（张良斌）
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