哈工大機械原理課程設計

1、哈爾濱工業(yè)大學機械原理課程設計 機械原理課程設計 題 目 分度沖壓機（方案2）專 業(yè) 機械設計制造及其自動化學 號 學 生 指 導 教 師 林 琳 答 辯 日 期 2014.6 分度沖壓機使用功能描述原動機轉速為1430r/m，沖頭在位置A每分鐘沖壓次數(shù)15，25，35分3檔可以調(diào)節(jié)，沖頭行程200mm；盤形工作臺上均布8個工位，工作臺逆時針間歇轉動，每轉過一個工位，沖頭沖壓一次。當沖好的工件轉至位置B時，推桿把工件推出。一、 工藝動作分析位置A的沖壓工件的沖頭是執(zhí)行構件1，盤形工作臺是執(zhí)行構件2，在位置B處的推桿是執(zhí)行構件3，這三個執(zhí)行構件的運動協(xié)調(diào)關系如下圖所示。分度沖壓機運動循環(huán)圖執(zhí)行構

2、件1、3是間歇往復移動，執(zhí)行構件2是間歇轉動。執(zhí)行構件1、3的周期相等，執(zhí)行構件2的周期是執(zhí)行構件1、3的四分之一左右。三、運動功能分析如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉換為間歇的往復運動，主動件轉速分別為15、25、35轉/分，主動件每轉動一周，從動件（執(zhí)行構件1）間歇往復運動一次。圖1執(zhí)行機構1的運動功能為了在執(zhí)行機構1的主動件上分別得到15、25、35轉/分的轉速，由電動機到執(zhí)行機構1之間的總傳動比有3種，分別為總傳動比由定傳動比和變傳動比兩部分構成，即3種總傳動比中最大，最小。由于定傳動比是常數(shù)，因此，3種變傳動比中最大，最小。采用滑移齒輪變速，設定傳動比iv1=3。定傳動

3、比： 于是，傳動系統(tǒng)的有級變速功能單元如圖2所示。圖2有級變速運動功能單元在電動機和傳動系統(tǒng)之間加一個過載保護環(huán)節(jié)以保證系統(tǒng)過載時不至于損壞。 過載保護運動功能單元可采用帶傳動實現(xiàn)，而且該運動功能單元不僅具有過載保護功能還具有減速功能，如圖3所示。圖3 過載保護運動功能單元在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元來實現(xiàn)其他全部定傳動比。因此，其減速比為減速運動功能單元如圖4所示。圖4 減速運動功能單元根據(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構件1運動的運動功能系統(tǒng)圖，如圖5所示。執(zhí)行構件11430rpm 圖5 實現(xiàn)執(zhí)行構件1運動的運動功能系統(tǒng)圖為了使用同一原動機驅動執(zhí)行構件2，應該在圖5所示的運動功

4、能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅動執(zhí)行構件2，該運動分支功能單元如圖6所示。執(zhí)行構件2與執(zhí)行構件1的運動平面相互垂直，如圖7所示。圖6運動分支功能單元圖7運動功能單元由于執(zhí)行構件2是間歇運動，且由圖1可以看出執(zhí)行構件2的間歇時間是工作周期T的3/4，即其運動時間是其工作周期T的1/4。因此，間歇運動功能單元的運動系數(shù)為間歇運動功能單元如圖8所示 圖8 間歇運動功能單元驅動執(zhí)行構件1的驅動機構1的主動件的轉速應該是驅動執(zhí)行構件2的驅動機構2的主動件的1/4倍左右。因此，間歇運動功能單元輸出的運動應經(jīng)過增速運動功能單元增速，如圖9所示圖9 增速運動功能單元增速運動功能單元輸出的運動驅動

5、執(zhí)行機構2實現(xiàn)執(zhí)行構件2的運動功能。由于執(zhí)行構件2做間歇轉動運動，因此，執(zhí)行構件2的運動功能是把連續(xù)轉動轉換為歇轉動運動。組合后的運動功能系統(tǒng)圖，如圖10所示。1430rpm 圖10 實現(xiàn)執(zhí)行構件1，2運動的運動功能系統(tǒng)圖在圖10所示的運動功能系統(tǒng)圖中應加上一個運動分支功能單元以此使用同一原動機驅動執(zhí)行構件3和其運動分支驅動執(zhí)行構件3，該運動分支功能單元如圖6所示。執(zhí)行構件3與執(zhí)行構件2的運動平面相互垂直，如圖7所示。驅動執(zhí)行構件3工作的執(zhí)行機構應該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉換為間歇的往復運動，和執(zhí)行構件1基本相同。根據(jù)以上分析，可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)

6、圖，如圖11所示。執(zhí)行構件3執(zhí)行構件1執(zhí)行構件21430rpm 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12圖11運動功能系統(tǒng)圖四、系統(tǒng)運動方案擬定圖11中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)題目要求選擇電動機作為原動機，如圖12所示。圖12 電動機替代運動功能單元1圖11中的運動功能單元2是過載保護功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動代替，如圖13所示。圖13 皮帶傳動替代運動功能單元2圖11中的運動功能單元3是有級變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動代替，如圖14所示。 圖14 滑移齒輪變速替代運動功能單元3圖11中的運動功能單元4是減速功能，可以選擇定軸齒輪傳動代替，如圖15所示。 圖15

7、定軸齒輪傳動代替運動功能單元4圖11中的運動功能單元5，6,7是運動分支功能單元和執(zhí)行構件1的間歇直線運動，可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與凸輪替代，如圖16所示。圖16 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元5，6，7圖11中的運動功能單元8，11,12是運動分支功能單元和執(zhí)行構件3的間歇直線運動，可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與凸輪替代，如圖17所示。圖17 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元8，11，12圖11中運動功能單元9是把連續(xù)轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元，可以用槽輪機構替代。運動系數(shù)為，該槽輪機構如圖18所示。圖18 槽輪機構替代連續(xù)轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元9圖1

8、1中的運動功能單元10是增速運動功能單元，可以用圓柱齒輪傳動替代，完成執(zhí)行構件2（轉盤）的間歇轉動，如圖19所示。圖19 圓柱齒輪傳動替代增速運動功能單元10 按照圖11各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構依次鏈接便形成了分度沖壓機的運動方案簡圖（見A3圖紙）。五、系統(tǒng)運動方案設計1、執(zhí)行構件1的設計執(zhí)行機構1驅動執(zhí)行構件1運動，由凸輪帶動沖頭做上下往復間歇直線運動。沖頭行程200mm，為使沖頭沖壓工件時具有較大的動能，選擇等速運動規(guī)律，同時沖頭上升時為了避免較大的沖擊，選擇正弦加速度運動規(guī)律，執(zhí)行構件1的凸輪機構的原始參數(shù)如下。升程200mm升程運動角150°升程

9、運動規(guī)律：正弦加速度升程許用壓力角40°回程運動角120°回程運動規(guī)律：等速回程許用壓力角70°遠休止角90° 確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=100mm2、槽輪機構設計1) 確定槽輪槽數(shù)在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各尺寸關系如A3圖紙所示2) 槽輪槽間角 可知槽輪的槽間角為3) 槽輪每次轉位時撥盤的轉角4) 中心距槽輪機構的中心距應該根據(jù)具體結構確定，在結構尚不明確的情況下暫定為 5) 撥盤圓銷回轉半徑6) 槽輪半徑7) 鎖止弧張角8) 圓銷半徑圓整9) 槽輪槽深10) 鎖止弧半徑取 3、執(zhí)行構件3的設計執(zhí)行機構3驅動執(zhí)行構件3運

10、動，由凸輪帶動推桿做上下往復間歇直線運動。推程大小應根據(jù)具體結構確定，在結構尚不明確的情況下暫定為200mm，執(zhí)行構件1的凸輪機構的原始參數(shù)如下。升程200mm升程運動角120°升程運動規(guī)律：正弦加速度升程許用壓力角40°回程運動角150°回程運動規(guī)律：等速回程許用壓力角70°近休止角90° 確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=125mm4、滑移齒輪傳動設計 1) 確定齒輪齒數(shù)結構簡圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級變速運動功能單元，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)取則使相互嚙

11、合的齒輪互為質(zhì)數(shù)課改善傳動性能，可取其齒數(shù)和為另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應該大致相同可得可得2) 計算齒輪幾何尺寸齒輪5、6，齒輪7、8的齒數(shù)，和齒輪9、10的齒數(shù)和相等，即 這兩對齒輪的標準中心距相同，取模數(shù)為m=2mm，這三對齒輪互為標準傳動，其幾何尺寸可按標準齒輪計算5、齒輪傳動設計1）圓柱齒輪傳動設計 由結構簡圖可知，齒輪11、12、13、14、15、16實現(xiàn)圖11中的運動功能4的減速運動功能。齒輪11、12、13、14、15、16構成定軸輪系 齒輪11，13，15，17，為了避免根切，則齒數(shù)應大于等于17取 所以： 取模數(shù)m=2mm，按標準齒輪計算。齒輪17,18實現(xiàn)運動功能10的增速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為0.25.齒輪18可按最小不根切齒數(shù)確定，即 齒輪17的齒數(shù)為 齒輪17,18的幾何尺寸，取模數(shù)m=2mm。按標準齒輪計算。2） 圓錐齒輪傳動設計由結構簡圖可知，錐齒輪19、20、21、22實現(xiàn)圖11中的運動功能7、11，改變其轉動方向，他所實現(xiàn)的傳動比為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量齒數(shù)為