压床机构设计说明书
院系：机电工程学院
班级：机械XXX班
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目录
一、设计题目
压床机构的设计
二、工作原理
压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。图1为其参考示意图，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成，电动机经过减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在0.75H内无阻力；当在工作行程后0.25H行程时，冲头受到的阻力为F；当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。
三、设计要求
电动机轴与曲柄轴垂直，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有中等冲击，允许曲柄转速偏差为土5%。要求凸轮机构的最大压力角应在许用值［a ］之内，从动件运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按0.95计算，按小批量生产规模设计。
四、原始数据
五、内容及工作量
1、根据压床机械的工作原理，拟定执行机构(连杆机构)，并进行机构分析。
2、根据给定的数据确定机构的运动尺寸，I CB F0.5I BO4,I CD=(0.25?0.35)Co4。要
求用图解法设计，并将设计结果和步骤写在设计说明书中。
3、连杆机构的运动分析。分析出滑块6的位移、速度、加速度及摇杆4的角
速度和角加速度。
4、连杆机构的动态静力分析。求出最大平衡力矩和功率。
5、凸轮机构设计。根据所给定的已知参数，确定凸轮的基本尺寸(基圆半径
r。、偏距e和滚子半径r r),并将运算结果写在说明书中。画出凸轮机构的实际廓线。
6 编写设计说明书一份。应包括设计任务、设计参数、设计计算过程等
六、设计计算过程
1. 压床执行机构（六杆机构）的设计
根据给定的数据，利用autocad 绘制出当摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图（图3）
图3摇杆摆到两极限位置时，机构运动简图
由图3可知，因为DD 150 （即压头的行程H ）,而三角形CCQ 4为等边三角形，可推出 四边形CC i D i D 为平行四边形，则CO 4 C 1O 4 CC i DD 1 150
则 CD 0.35CO 4
52.5，由 CB 0.5BQ ，则 BO 4 100 ,
AB O 2A O2B 162.3，
所以得到四条杆长 O 2A =48.55，AB =162.3，BO 4 100 O 2O 4
（4C 2 16&） 165
利用上述求得的曲柄摇杆机构各杆的长度，利用一款四杆机构设计及运动分析软件（图 4），输入四杆的杆长后可以得到：行程速比系数 K=（1800+ ）/（180 0-）得，K=1.105,
摇杆的摆角 =60 0。 图4四杆机构的运动分析
图5摇杆的角位移曲线 图6摇杆的角速度曲线 图7摇杆的角加速度曲线
下面分析当摇杆分别摆到两极限位置时，滑块的速度及加速度。 原始数据要求，杆件2的转速n=80r/min ，则其角速度w 1为:
80* 2* n 亠 w 1 = rad/s=8.38 rad/s
60
点 A 的线速度 V A =W I l OA =0.41 m/s
用相对运动图解法作出以下两个位置的速度多边形和加速度多边形
tan O 2O 4E
50 160
0.3125, J 则 O 2O 4E 17.4°,
B I O 4O 2 42.6
在三角形 QQE 中，O 2O 4 V '(402
160) 165 由 COSBAQ 2 2 2
(BQ O2O 4
BQ )
2B1O 4 C 2C 4
出 B 1O 2 =113.7，同理可得 BO 2 =210.8,所以 O ?A
O 2B O 2 B 1
2
48.55,
（1）上极限位置
1）此时，机构运动简图如图 8 所示
图8 摇杆摆到上极限位置时机构运动简图
2) 速度分析 V A = V B +V AB 因为 V B =0,所以 V A = V AB =0.41m/s
3) 加速度分析
a A =w 12 l OA =8.382*48.55mm/s 2=3.41m/s 2
测得 又因为 a B /a C =BO 4/CO 4=0.67 测出<2=600 ， <1=710-600=110 对 y 轴投影得： 0=-a C sin<1 + a t D C sin<2 对 x 轴投影得： a D = a C cos<1 + a t DC cos<2 （2）下极限位置 1 ）此时，机构运动简图如图 9 所示。 图9 摇杆摆到下极限位置时机构运动简图 2） 速度分析 V A ' = V B ' +V B 'A' 因为 V B , =0,所以 V A , = V B 'A ' =0.41m/s 方向垂直 O 2A ' a B nt = a n B + a t B n = a A + a n BA + a t BA 方向 V VV VV 大小 0 ？ V V ？ 方向垂直 O 2 A BA = V BA /l AB =1.04 m/s 所以 a B *cosb= a A + a n BA B =5.81 m/s 所以 a B =5.81 m/s 2 所以 a C =8.67 m/s 解得 a D C =1.91 m/s D =9.47 m/s 3) 加速度分析 方向 大小 a A =w 12 l OA =8.38 2 *48.55mm/s 2 =3.41m/s 2 a n BA = V 2 BA /l AB =1.04 m/s 2 测得 <1=120 <2=12 0 所以 a C ' =-3.62 m/s 方向 V 大小 ？ 2．设计凸轮轮廓曲线，确定凸轮基本尺寸 (1) 余弦加速度运动规律， 其推程时的速度方程为 V n hwsin( n / o )/ (2 o ) 回程时的速度方程为 V 二 n hwsin( n / 'o )/ ( 2 'o ) (2) 确定基圆半径 由BE=OP=V/V 得到许多B i E i 的值，它们等于与新建中心轴的距离，再用光滑的曲线连 接各断点，基圆半径为凸轮最低点与两边极限直线夹角的交点的连线长度 具体过程： 凸轮推程时， a B ' = a n B B' A' B 'A' + a B'A' 所以,向y 轴投影，有：-a t B *cos<1= a A' 得： a t B ' =-2.42.m/s 2 所以 a B ' =-2.42 m/s 2 又因为 a B ' /a C ' =B ' O4/C ' O4=0.67 C' + a n D 'C + a t D 'C ' 对 x 轴投影： a D ' cos30= a C a t D 'C 对 y 轴投影： - a D ' sin30=0 解得 a D ' =0 m/s 2 a t D 'C ' =3.62 m/s 2 BE=OP=V/W=V=hsin( n / o )/ (2 o ),则 同理，凸轮回程时，BE=OP=V/W =n hsin( n / '。” ( 2 'o ) 最后绘制出图形，测得基圆半径为 r o =39.54mm 由确定基圆半径的公式r o . [(ds/d e)/tan[ ] s]2 e 2 代入一个特殊值，得出两个式子：r 2 o [ 3(2h e) h ]2 e 2， o 2 及 r 2 o [[ 3(e) h]2 e 2 由两式相减得 e=7.7 mm (3) 利用几何法绘制凸轮轮廓曲线 步骤： 1) 根据基圆半径和偏心距画出部分。 2) 将基圆的一部分70。角五等分，作为推程的部分，再以10°和60°分别画远休和回 程的 部分。 3) 再过各等分线与基圆的交点做该偏置圆的切线。 4) 利用反转法原理画该凸轮的轮廓曲线。 5) 画滚子半径圆(圆心绕着凸轮的工作轮廓线)。 R1=0.2 r o =7.9mm 当=0、70 时，BE=0 当=14 时，BE=15.1 当 =28 时，BE=24.5 当=42 时，BE= 24.5 当=7 时，BE=7.9 当 =21 时，BE=20.8 当=35 时，BE=25.7 当=49 时，BE=20.8 当=0、60o 时，BE=0 当 =12 时，BE=17.6 当 =24 时，BE=28.5 当=36 时，BE=28.5 当=6 时，BE=9.3 当=18 时，BE=20.9 当=30 时，BE=30 当=42 时，BE=20.9
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