機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)分度沖壓機(jī)（方案2）

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 題 目 分度沖壓機(jī)（方案2）專(zhuān) 業(yè) 能源學(xué)院 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教 師 答 辯 日 期 年 月 日1.題目要求沖頭ba如下圖所示分度沖壓機(jī)的功能簡(jiǎn)圖。原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，沖頭在位置a每分鐘沖壓次數(shù)15,25,35分三檔可以調(diào)節(jié)，沖頭行程200mm；盤(pán)形工作臺(tái)上均布8個(gè)工位，工作臺(tái)逆時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)工位，沖頭沖壓一次。當(dāng)沖壓好的工件轉(zhuǎn)至位置b時(shí)，推桿把工件推出。2. 題目解答（1）工藝動(dòng)作分析由設(shè)計(jì)題目和上圖可見(jiàn)，在位置a沖壓工件的沖頭是執(zhí)行構(gòu)件1，盤(pán)形工作臺(tái)是執(zhí)行構(gòu)件2，在位置b處把工件推出的推桿是執(zhí)行構(gòu)件3，這三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系如下圖所示。

2、t執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)情況執(zhí)行構(gòu)件1下降上升執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)動(dòng)間歇執(zhí)行構(gòu)件3上什下降t1分度沖壓機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上圖中t是是執(zhí)行構(gòu)件1沖頭和執(zhí)行構(gòu)件3推桿的工作周期， t1 是執(zhí)行構(gòu)件2盤(pán)形工作臺(tái)的工作周期。執(zhí)行構(gòu)件1、3是間歇往復(fù)移動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2是間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。執(zhí)行構(gòu)件1、3的周期相等，執(zhí)行構(gòu)件2的周期是執(zhí)行構(gòu)件1、3的四分之一左右，執(zhí)行構(gòu)件2大多數(shù)時(shí)間是在停歇狀態(tài)。（2） 運(yùn)動(dòng)功能分析及運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖根據(jù)前面的分析可知，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖1所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件1）間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，主動(dòng)件轉(zhuǎn)速分別為15、2

3、5、35轉(zhuǎn)/分。 15、25、35rpm 圖1執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動(dòng)功能由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件上分別的到15、25、35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，則由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)1之間的總傳動(dòng)比有3種，分別為總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比兩部分構(gòu)成，即3種總傳動(dòng)比中最大，最小。由于定傳動(dòng)比是常數(shù)，因此，3種變傳動(dòng)比中最大，最小。采用滑移齒輪變速，其最大傳動(dòng)比最好不大于4，即 于是定傳動(dòng)比 其傳動(dòng)比的其他值為 于是，傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功能單元如圖2所示。 圖2有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元為了保證系統(tǒng)過(guò)載時(shí)不至于損壞，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間加一個(gè)過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元可采用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，這樣

4、，該運(yùn)動(dòng)功能單元不僅具有過(guò)載保護(hù)功能還具有減速功能，如圖3所示。圖3 過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)僅靠過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元不能實(shí)現(xiàn)其全部定傳動(dòng)比，因此，在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要另加減速運(yùn)動(dòng)功能單元，其減速比為減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖4所示。圖4 減速運(yùn)動(dòng)功能單元根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)功能分析，可以得到實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖5所示。執(zhí)行構(gòu)件1 1430rpm 圖5 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖 為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖5所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該

5、運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示。圖6運(yùn)動(dòng)分支功能單元圖7運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運(yùn)動(dòng)，且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時(shí)間是工作周期t的3/4，即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期t的1/4。因此，間歇運(yùn)動(dòng)功能單的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為間歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖8所示圖8 間歇運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作幅度是其傳動(dòng)構(gòu)件的一半，因此，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)速應(yīng)該是的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的主動(dòng)件的的轉(zhuǎn)速的二分之一左右。所以，間歇運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)應(yīng)經(jīng)過(guò)減速運(yùn)動(dòng)功能單元減速，如圖9所示圖9 減速運(yùn)動(dòng)功能單元減速運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能是把連續(xù)

6、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 同理，為了使原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3，需在圖10中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元與執(zhí)行構(gòu)件1的相同所示。由于執(zhí)行構(gòu)件3與執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示。驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖5所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，和執(zhí)行構(gòu)件1基本相同。根據(jù)上述分析，可以畫(huà)出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖10所示。 1430rpm 執(zhí)行構(gòu)件3執(zhí)行構(gòu)件1執(zhí)行構(gòu)件21 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12圖10分度沖壓機(jī)（方案2）的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖（3） 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定根

7、據(jù)圖10所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元，便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。圖10中的運(yùn)動(dòng)功能單元1是原動(dòng)機(jī)。根據(jù)分度沖壓機(jī)的工作要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，如圖12所示。圖11電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元1圖10中的運(yùn)動(dòng)功能單元2是過(guò)載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動(dòng)代替，如圖12所示。 圖12皮帶傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元2圖10中的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級(jí)變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替，如圖13所示。 圖13 滑移齒輪變速替代運(yùn)動(dòng)功能單元3圖10中的運(yùn)動(dòng)功能單元4是減速功能，可以選擇定軸齒輪傳動(dòng)代替，如圖14所示。 圖14定軸齒輪傳動(dòng)代替運(yùn)動(dòng)功能單

8、元4圖10中的運(yùn)動(dòng)功能單元6執(zhí)行構(gòu)件1的間歇直線運(yùn)動(dòng)，可以用倒桿滑塊機(jī)構(gòu)代替，如圖15所示。 圖15 倒桿滑塊機(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能單元6圖16 圓錐齒輪傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元7圖17 2運(yùn)動(dòng)功能單元的主動(dòng)件固連替代運(yùn)動(dòng)功能單元5圖10中運(yùn)動(dòng)功能單元9是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用槽輪機(jī)構(gòu)。該運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為，該槽輪機(jī)構(gòu)如圖18所示。圖18 槽輪機(jī)構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元9圖10中的運(yùn)動(dòng)功能單元10是增速運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用圓柱齒輪傳動(dòng)替代，完成執(zhí)行構(gòu)件2（轉(zhuǎn)盤(pán)）的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖19所示。圖19 圓柱齒輪傳動(dòng)替代減速運(yùn)動(dòng)功能單元10 圖10中運(yùn)動(dòng)功能單元12

9、使得推桿作上下間歇直線運(yùn)動(dòng)，可用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。如圖20。 圖20 凸輪機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動(dòng)功能單元12根據(jù)以上分析，按照?qǐng)D10各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元連接的順序把各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的替代機(jī)構(gòu)以此鏈接便形成了分度沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。圖形繪于a3圖紙上。（4） 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1運(yùn)動(dòng)。由題目可知，滑枕的行程為 h=200mm設(shè)在倒桿滑塊機(jī)構(gòu)中，行程速比系數(shù)為 k=1.4則，該機(jī)構(gòu)的極位夾角為 倒桿的擺角為 由此可得倒桿的長(zhǎng)度為 l=再采用課本上的作圖法，可確定滑枕的導(dǎo)路距最下面的支架的距離為 與沖頭相連的連桿長(zhǎng)度l1可以按照許用壓力角在考慮結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上確定。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作

10、過(guò)程中，其最大壓力角為 若要求 則 考慮到結(jié)構(gòu)問(wèn)題，可以選l1=70130mm，取l1=90mm機(jī)構(gòu)中曲柄的回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)應(yīng)選在中線上，且其到最下面支架的距離可選為 ad=170mm據(jù)此，可得曲柄的長(zhǎng)度為2) 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 確定槽輪槽數(shù)在撥盤(pán)圓銷(xiāo)數(shù)k=1時(shí)，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖21所示圖21 槽輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸關(guān)系2) 槽輪槽間角 由圖21可知槽輪的槽間角為3) 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角4) 中心距槽輪機(jī)構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為 5) 撥盤(pán)圓銷(xiāo)回轉(zhuǎn)半徑6) 槽輪半徑7) 鎖止弧張角8) 圓銷(xiāo)半徑圓整9) 槽輪槽深10) 鎖止弧半徑取 3） 執(zhí)

11、行機(jī)構(gòu)3設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件3由凸輪帶動(dòng)推桿做上下往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)。推程大小應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為200mm，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如下。升程130mm升程運(yùn)動(dòng)角150升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：正弦加速度升程許用壓力角30回程運(yùn)動(dòng)角100回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：余弦加速度回程許用壓力角60遠(yuǎn)休止角 30o近休止角80凸輪曲線如圖22： 圖22 凸輪曲線由上圖，通過(guò)作圖法可確定確定偏距e=33.78mm 基圓半徑ro=116.7835mm凸輪的輪廓如圖23圖23 凸輪的輪廓4）、滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 確定齒輪齒數(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒

12、輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元，其齒數(shù)分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知按最小不跟切齒數(shù)取則其齒數(shù)和為另外兩對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同2) 計(jì)算齒輪幾何尺寸齒輪7、8的齒數(shù)，齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等。若取齒輪模數(shù)為m=2mm，則這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同這三對(duì)齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。5）、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，齒輪11、12、13、14實(shí)現(xiàn)圖10中的運(yùn)動(dòng)功能4的減速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為9.532。齒輪11、12、13、14是二級(jí)齒輪傳動(dòng)，因此，傳動(dòng)比平均分配： 同時(shí)在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2時(shí)也需要一對(duì)傳動(dòng)

13、比為2的定軸齒輪，齒輪17、18。 齒輪11，13避免根切，齒數(shù)應(yīng)大于等于17取 則： 取模數(shù)m=2mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。2） 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，錐齒輪19、20、21、22實(shí)現(xiàn)圖11中的運(yùn)動(dòng)功能7、11，改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，他所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1兩錐齒輪的軸間角為 錐齒輪的分度圓錐角為 錐齒輪的最小不根切當(dāng)量齒數(shù)為 錐齒輪1齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定，即錐齒輪的齒數(shù)取 錐齒輪的幾何尺寸，取m=3mm，按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算。（錐齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附表）6）、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)由于工作環(huán)境與工作條件尚不明確帶傳動(dòng)，根據(jù)傳動(dòng)比，暫定帶輪的直徑為7） 運(yùn)動(dòng)方案執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)序分析1） 曲柄的初始位置（順時(shí)針）由于該曲柄機(jī)構(gòu)的極位夾角為，因此，倒桿應(yīng)處于左極限位置，曲柄與水平軸夾角成2） 盤(pán)形工作臺(tái)的初始位置只需工作臺(tái)上有一個(gè)工件在沖頭正下方即可3） 推桿的初始位置（凸輪逆時(shí)針）推桿初始位置應(yīng)在凸輪最低點(diǎn)，即為讓其開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸輪進(jìn)入推程運(yùn)動(dòng)階段8） 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析執(zhí)行構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)分析 由轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比可計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)桿的角速度，并由桿組的長(zhǎng)度等一系列條件可計(jì)算出推桿的