自動送料機(jī)構(gòu)機(jī)械課程設(shè)計(jì)

1、 1設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1設(shè)計(jì)題目 .3 1.2自動送料沖床簡介 1.3設(shè)計(jì)條件與要求 .3 1.4設(shè)計(jì)任務(wù) .5 1.5主要參數(shù)及性能指標(biāo) .5 2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 3.課題分析 4.工作原理 5.理論計(jì)算 5.1曲柄滑塊設(shè)計(jì) .7 5.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .9 5.3棘輪與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的整合 11 5.4間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 5.5齒輪傳動機(jī)構(gòu) 12 6.圖解法分析 13 6.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 13 6.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 .15 6.3發(fā)動機(jī)的選擇 17 6.4飛輪的選擇 .18 7.三維建模及模擬運(yùn)動仿真 19 7.1建模 19 7.2運(yùn)動分析 .19 7.3三維圖片 8. 感想 .

2、20 21 9. 參考文獻(xiàn) 1設(shè)計(jì)任務(wù) 1.設(shè)計(jì)題目 1 自動送料沖床機(jī)構(gòu)綜合 1.2自動送料沖床簡介 自動送料沖床用于沖制、拉伸薄壁零件，本課題設(shè)計(jì)的自動送料沖床機(jī)構(gòu)主要用于生產(chǎn) 玩具車上的薄壁圓齒輪。沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)。工作時，要求送料 機(jī)構(gòu)先將原料胚件送至沖頭處，然后送料機(jī)構(gòu)要保證原料胚件靜止不動，同時沖壓機(jī)構(gòu)快速 的沖壓原料胚件，制成要求的齒輪。最后，沖 頭快速返回，執(zhí)行下一個循環(huán)。送料機(jī)構(gòu)在此期間將原料胚件送至待加工位置， 沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案示意圖 完成一,個工作循環(huán) 3設(shè)計(jì)條件與要求 孑電動機(jī)作為動力源，下板固定，從動件（沖頭）作為執(zhí)行原件，做上下 往復(fù)直線運(yùn)動

3、，其大致運(yùn)動規(guī)律如圖1所示，具有快速下沉、等速工作給進(jìn)和快 速返回等特性。 工作段的傳動角 機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能， r大于或等于許用傳動角 r=45 0 沖頭到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將配料送至待加工位置。 生產(chǎn)率為每分鐘180件。 沖頭的工作段長度1=100mm沖頭總行程長度必須大于工作長度兩倍以上。 沖頭的一個工作循環(huán)內(nèi)的受力如圖2所示，在工作段所受的阻力Fi=2300N 其他階段所受的阻力為工作段所受阻力的五分之一。即Fo=46OM 送料距離S=150mm 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)不超過0.03。 U購 送料 2rr 沖底 H/4 I+雖下於 S 1 *1 +臭上總 所受阻力 1.4設(shè)

4、計(jì)任務(wù) 繪制沖床機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖，使送料運(yùn)動與沖壓運(yùn)動重疊，以縮短沖床工作周期； 針對圖所示的沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)）方案,依據(jù)設(shè)計(jì)要求和 已知參數(shù), 確定各構(gòu)件的運(yùn)動尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖； 假設(shè)曲柄等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊c的位移和速度的變化規(guī)律曲線; 在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖所示，在不考慮各處摩擦、 其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動力矩；確定電動機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速; 曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量； 1.5主要參數(shù)及性能指標(biāo) 生產(chǎn)率附（件/min） 180 送料距離（mm 150 板料厚度占（mm 2 軸心高度疚（加 240 沖頭

5、行程H （ mm 100 輾軸半徑（mm 60 大齒輪軸心坐標(biāo)K （ mm 270 大齒輪軸心坐標(biāo)7 （ mm 460 大齒輪軸心偏距舀（mm 30 送料機(jī)構(gòu)最小傳動角尸（） 45 速度不均勻系數(shù)占 0.03 板料送進(jìn)阻力堪JN 530 沖壓板料最大阻力卑（N） 2300 沖頭重力耳（N） 150 2機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 3. 課題分析 一般來講，我們要設(shè)計(jì)一個機(jī)構(gòu)，包括根據(jù)該機(jī)構(gòu)的功能要求選擇機(jī)構(gòu)的類型，即確定 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的形式，也就是通常所說的機(jī)構(gòu)的型綜合或構(gòu)型綜合設(shè) 計(jì)；確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖之后，我們需要計(jì)算它的尺寸參數(shù)，稱為機(jī)構(gòu)的尺寸綜合或運(yùn)動設(shè) 計(jì)；之后才是機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、有限元與加工工藝設(shè)計(jì)

6、等。 由于本課題已經(jīng)給出了自動送料沖床機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式，不必再確定運(yùn)動簡圖。所以，只 需要考慮運(yùn)動設(shè)計(jì)。也就是說，題目中的綜合指的是尺寸綜合。 4. 工作原理 送料過程：電動機(jī)通過V帶傳動和單級齒輪傳動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，將一定量的薄鋼板送入 沖床工作臺面位置 沖制過程：飛輪飛輪驅(qū)動曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄為主動件，帶 動搖桿擺動，搖桿與棘輪共軸，從而將搖桿的連續(xù)往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成棘輪的單向間歇運(yùn)動，棘 輪與轆軸中心軸線重合，最后依靠轆軸的壓緊將一定量的板送到工 作位置。 5. 理論計(jì)算 5.1曲柄滑塊設(shè)計(jì) Al 已知條件 沖壓行程H=100mm B1+B=22mm N=180轉(zhuǎn)/分，則每轉(zhuǎn)需要時

7、間T=0.33s設(shè)飛輪的角速度為3,則速度為 V=OH Ti 1203 80 ” 2 100 20 10020 T1= V , T2= V T1=0.198s, T2=0.132s 根據(jù)沖頭行程H=100mm 01A+AC-AC-01A=100mm 得 O1A=50mm AC=125mm C到?jīng)_頭為45mm沖頭高20mm滑塊共高80mm 5.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 可采用最小傳動角設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 已知最小傳動角為，則由此知 22 Loio2 270460 =533.38mm 確定各桿長度 當(dāng)a和d桿共線的位置有最小傳動角 2.2 .2 丫存在分別為丫, 丫 2 當(dāng)丫匸丫=丫斷時為最佳傳動機(jī)構(gòu)

8、可根據(jù)余弦公式 .2 2 .2 a d c b cosY2= 2bc gdf q26.2/ 2adf a2e ,2 2 16a2d2 解得c=-ed-ed扌 2e b=2ad ce 式中 e=cosY cosY f=cosYiCOSY2 且 Yi=Y2=Ymin= 45 解得：e=2 f=0 曲柄長度應(yīng)非負(fù)，則 (2adf a2e ed2)216a2d20 所以a 220.933mm其他值不符合要求舍去！) 可取 a=100mm 解得 c=523.14mm b=144.19mm 或者 c=144.27mm b=522.85mm 因?yàn)?cv b,所以取 c=144.27mm b=522.85mm

9、 2 COS 1 = O1O22 O2B22O1B22 2 O1O2 O2B2 22 533.38144.27 2522.85 522.85 100 0.84 144.27 1 1=32.86 2 2 2 OlO2 O2Bl OlBl COS 1=- 2 O1O2 O2B1 533.382144.272 2522.85 2 522.85 100 144.27 0.548 2 = 123.21 O1BPO1O22 O2B12 622 852-533 382444 2_2 n QQn_ ttt 4- u.you / cos = 2 OiBiOlO2 2 622.85 533.38 11.27 行程

10、比系數(shù)K=1.1336 所以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為1127 工作擺角為 123.2 5.3棘輪與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的整合 可以直接設(shè)計(jì)為與棘輪共軸的搖桿，棘爪安裝在搖桿上。 5.4間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)板料送到滑塊底部時要被沖制，存在沖壓加工時間，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)間歇機(jī) 構(gòu)。這里選擇了銀軸 5.5齒輪傳動機(jī)構(gòu) 設(shè)輾軸的角速度為2，大齒輪為1，小齒輪的分度圓半徑為r2 ；齒頂圓半徑為R2 1 X2 泄 傳動比2;由已知參數(shù)知小齒輪的齒頂圓半徑為60mm; 欲使送料機(jī)構(gòu)達(dá)到每次送料150mm勺要求：分析時由于在曲柄搖桿中求得行 程比K=1，以起始時刻t=0時計(jì)算并且擺桿的位置位于剛開始逆時針擺動的位置 上，則第

11、一次送料是在0.144s到0.336s階段完成。 0.336 則有 0.144 2 R2d, 120 0.3361 f 1 R2dt 120 0.144 2 設(shè)定m 1=m2=m=5, （m1m2分別為大齒輪、小齒輪的模量） 60 ；得到 z2=22； 55mm 2 對大齒輪的進(jìn)行分析：由于兩齒輪中心距 a=j30d80d 82.48。 可得大齒輪 r2=127.48mm 兩齒輪的傳動比主254.96 110 =22*1.96=51.04 夠整為 51 2.32 小齒輪齒數(shù)定為 22,大齒輪齒數(shù) 模數(shù)m 壓力 齒距 分度 齒頂 齒根 齒頂 齒根 角a P 圓直 高h(yuǎn)a 咼hf 圓直 圓直 徑d

12、 徑da 徑df 大兇輪 5 20. 5n 215 5 6.25 225 204.5 小齒輪 5 20. 5n 110 5 6.25 120 107.5 6 圖解法分析 6.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 BA 速度分析：已知 119.04rad/s 0A1現(xiàn)取構(gòu)件AB為動參考系可寫出下列矢量方程式: V Va Vba 大?。海恳阎?方向： P為速度 單位 式中只包含兩個未知數(shù)，故可用速度多邊形求解。做法：任取一點(diǎn)多邊形的 極點(diǎn)，取矢量Pb1垂直于01A代表VA,速度比例尺 v Va/ pb， 為（m/s） /mm 過 b1 做 b1b2 垂直于 AB代表 vBA , VB Vb%。 Vb Pbi O

13、2B 由圖可知 VA Ph02A，解得 vB=2.747m/s VBA 9.955m/s 。 加速度分析: 已知 3aVa2 /OiAaBVB/O2B aBA VBA wl 1 取構(gòu)件AB為動參考系，可得出下列矢量方程式： nn Sb Sb Sb aA Sba Sba 大?。簐 方向：v 式中只包含兩個未知數(shù)，故可用速度多邊形求解。做法：任取一點(diǎn)P為速度 多邊形的極點(diǎn)，取矢量P0平行于OA代表3A，加速度比例尺3 pb，單位 為（m/ SO /mm過b1做b1 b2平行于AB代表盛嚴(yán)呎2，然后再過p 點(diǎn)做P b3平行于OaB ，分別過ba、b3做垂線相交于b4，如圖所示： 可得aBaBA 6.

14、2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 如圖所示狀態(tài) 取為坐標(biāo)原點(diǎn)，0C方向?yàn)閤軸正方向，在任意瞬時t ,機(jī)構(gòu)的位置如圖，可以假設(shè)C點(diǎn) 的失徑為r=OC=OA + AC C點(diǎn)的坐標(biāo)為其失徑在坐標(biāo)軸上的投影 利用三角矢系立即得到 x=r cos Yn nsin 因?yàn)閠，所以 dx. rsm 所以 念空d dtdch dtd 2. r sin cos 22 r sin 于是滑塊的速度 r cos 71 asin 2 dxdx d v= diddi dx r sin d 進(jìn)而，可以得到滑塊的加速度 224 dv dv 2 r 1 cos2 r sin 一 r3 dtd彳 2 2.22 a _ A = 6.3發(fā)動機(jī)的

15、選擇 本設(shè)計(jì)中已經(jīng)采用了的設(shè)計(jì)，所以可得到速度 0.05 v=0.05 Rsin -sin2 ( mm/s) 2 可得瞬時功率 0.05 N=p 0.05 RSinAsin2 ( mm/s) 按照一個工作循環(huán)中的平均能量選擇電機(jī)功率 k Nd=Nd r 2 K安全系數(shù)=1.2，算的Nd=3.45kw 沖床傳動系統(tǒng)如圖3所示 電動機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動、齒輪傳動降低后驅(qū)動機(jī)器主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。原動機(jī)為三相交流異步電動 機(jī)其同步轉(zhuǎn)速選為1500r/min 可選用如下型號： 電機(jī)型號 額定功率（kw） 額定轉(zhuǎn)速（r/mi n ） Y100L2- 4 3.0 1420 Y112M- 4 4.0 1440 Y132S-

16、4 5.5 1440 FK H74 3 M 7 由生產(chǎn)率可知主軸轉(zhuǎn)速約為180r/min，且題目要求使用單級齒輪傳動，電動機(jī)暫選為丫 112M- 4，則傳動系統(tǒng)總的傳動比傳動比約為i總=8。帶傳動的傳動比 ib=2，則齒輪減速器ig=4 6.4飛輪的選擇 采用近似法算飛輪，根據(jù)設(shè)計(jì)條件所給出的最大阻力 Fr=2300N 最大盈虧功 A_2 2300 7 46082 1=126449 1 Ngmm =0.03 飛輪安裝在主動軸上 m=10.742rad/s 算得 Jm=36527.8( kJgmrrv) 飛輪選盤形飛輪選用鑄鐵為飛輪材質(zhì)，飛輪半徑為 100mm求得厚度1.6mm 7三維建模及模擬運(yùn)動仿真 7.1建模7.2運(yùn)動分析 沖頭位置分析圖